碳化硅肖特基半导体器件及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种碳化硅肖特基半导体器件及其制造方法，其包括第一电子型半导体层、第二电子型半导体层、第一空穴型半导体层、第二空穴型半导体层、第一阳极结构、第二阳极结构和阴电极层。其中，第一阳极结构设置在第二电子型半导体上，第二阳极结构设置在第二空穴型半导体层上，第一电子型半导体层的掺杂浓度大于第二电子型半导体层的掺杂浓度，第一空穴型半导体层的掺杂浓度小于第二空穴型半导体层的掺杂浓度。该碳化硅肖特基半导体器件及其制造方法可以解决现有碳化硅肖特基半导体器件难以在降低正向工作电压的同时提高击穿电压的问题，进而降低碳化硅肖特基半导体器件正向导通的损耗，提高碳化硅肖特基半导体器件的工作效率。作效率。作效率。

【技术实现步骤摘要】
1.1μm。
[0008]进一步地，所述第一电子型半导体层的掺杂浓度为1e20-1e21cm-3
，其厚度为2-3μm。
[0009]进一步地，所述第二电子型半导体层的掺杂浓度为1e15-1e16cm-3
，其厚度为3-4μm。
[0010]进一步地，所述第一空穴型半导体层与所述第二空穴型半导体层的接触面为弧形。
[0011]进一步地，所述阴电极层、第一阳极结构和第二阳极结构的材料皆包括钛、镍和/或银，所述阴电极层的厚度为4-5μm、所述第一阳极结构的厚度为4-5μm，所述第二阳极结构的厚度为4-5μm。
[0012]进一步地，所述第一电子型半导体层和第二电子型半导体层皆由N型碳化硅半导体材料形成，所述第一空穴型半导体层和第二空穴型半导体层皆由P型碳化硅半导体材料形成。
[0013]根据本专利技术的第二方面，提供了一种碳化硅肖特基半导体器件的制造方法，所述碳化硅肖特基半导体器件为上述的碳化硅肖特基半导体器件，所述制造方法包括：步骤1，制备第一电子型半导体层；步骤2，在所述第一电子型半导体层的上表面上制备第二电子型半导体层和与第二电子型半导体层的侧部相连的空穴型半导体半成品层；步骤3，将所述空穴型半导体半成品层改制为第一空穴型半导体层和设在所述第一空穴型半导体层的上表面上的第二空穴型半导体层；步骤4，在所述第一电子型半导体层、第二空穴型半导体层和第二电子型半导体层上分别制备阴电极层、第一阳极结构和第二阳极结构。
[0014]进一步地，在步骤2中，所述第二电子型半导体层和空穴型半导体半成品层共同由层叠的复合结构形成，每层所述复合结构的制造步骤包括：在所述第一电子型半导体层或者前一个复合结构上沉积一层碳化硅层，并对其进行N型掺杂，在所述碳化硅层上沉积一层缓冲层；在所述缓冲层上沉积一层阻挡层；对所述阻挡层、缓冲层和碳化硅层依次进行刻蚀和P型掺杂，以将所述碳化硅层制成所述复合结构，最后通过刻蚀方式去除所述复合结构上的所述缓冲层和阻挡层。
[0015]本专利技术提供的碳化硅肖特基半导体器件及其制造方法，相当于在现有技术增加了一个第一空穴型半导体层，并分解了阳电极层的结构，改变了该碳化硅肖特基半导体器件在电路中的接线方式。当第一阳极结构接正电压，阴电极层接负电压时，碳化硅肖特基半导体器件正向导通，第二电子型半导体层与第一空穴型半导体层之间和第二电子型半导体层与第二空穴型半导体层之间相接区形成PN节，阻止第二电子型半导体层内的电子进入第一和第二空穴型半导体层，并迫使电子在第二电子型半导体层内均匀分布，这样可以有效减小正向导通时的电阻，降低正向工作电压，进而降低正向导通的损耗，提高工作效率。当阴电极层接正电压，第二阳极结构接负电压，即在该碳化硅肖特基半导体器件上加偏置电压时，第一空穴型半导体层和第二空穴型半导体层与第二电子型半导体层的接触面会产生反向偏置的PN结，且随着电压增大，PN结耗尽层增大，第二电子型半导体层中的自由电荷可以逐渐被耗尽，使得第二电子型半导体层接近于本征半导体层，产生非常高的横向电场，以此提高碳化硅肖特基半导体器件的耐压水平，即提高击穿电压。也就是说，本专利技术提供的碳化硅肖特基半导体器件及其制造方法可以解决现有碳化硅肖特基半导体器件难以在降低正
向工作电压的同时提高击穿电压的问题，进而降低碳化硅肖特基半导体器件正向导通的损耗，提高碳化硅肖特基半导体器件的工作效率。
附图说明
[0016]下面将结合附图来对本专利技术的优选实施例进行详细地描述。在图中：
[0017]图1为本专利技术实施例的碳化硅肖特基半导体器件的结构示意图；
[0018]图2a-图2i为本专利技术实施例的碳化硅肖特基半导体器件在制造过程中的结构变化示意图；
[0019]图3为现有的碳化硅肖特基半导体器件的结构示意图一；
[0020]图4为现有的碳化硅肖特基半导体器件的结构示意图二。
[0021]在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。
具体实施方式
[0022]下面将结合附图对本专利技术做进一步说明。
[0023]图1为本专利技术实施例的碳化硅肖特基半导体器件的结构示意图。如图1所示，本专利技术提供了一种碳化硅肖特基半导体器件100，其包括若干个的元胞结构。该元胞结构包括第一电子型半导体层1、第二电子型半导体层2、第一空穴型半导体层3、第二空穴型半导体层4、阳电极层和阴电极层6。第二电子型半导体层2设置在第一电子型半导体层1的上表面上。第一空穴型半导体层3设置在第一电子型半导体层1的上表面上并与第二电子型半导体层2邻接。第二空穴型半导体层4设置在第一空穴型半导体层3的上表面上并与第二电子型半导体层2邻接。阳电极层包括第一阳极结构51和第二阳极结构52，该第一阳极结构51与第二阳极结构52相分开，第一阳极结构51设置在第二电子型半导体层2上并与第二电子型半导体层2进行肖特基接触，第二阳极结构52设置在第二空穴型半导体层4上并与第二空穴型半导体层4之间进行肖特基接触。阴电极层6设置在第一电子型半导体层1的下表面上，并与第一电子型半导体层1进行欧姆接触。其中，第一电子型半导体层1的掺杂浓度大于第二电子型半导体层2的掺杂浓度，第一空穴型半导体层3的掺杂浓度小于第二空穴型半导体层4的掺杂浓度。
[0024]如图2a到图2i所示，该碳化硅肖特基半导体器件100的制造方法包括：步骤1，制备第一电子型半导体层1(详见图2a)；步骤2，在第一电子型半导体层1的上表面上制备第二电子型半导体层2和与第二电子型半导体层2的侧部相连的空穴型半导体半成品层7(详见图2g)；步骤3，将空穴型半导体半成品层7改制为第一空穴型半导体层3和设在第一空穴型半导体层3的上表面上的第二空穴型半导体层4(详见图2h)；步骤4，在第一电子型半导体层1、第二空穴型半导体层4和第二电子型半导体层2上分别制备阴电极层6、第一阳极结构51和第二阳极结构52(详见图2i)。
[0025]如图2a-图2g所示，在步骤2中，第二电子型半导体层2和空穴型半导体半成品层7共同由层叠的复合结构7a形成，每层复合结构7a的制造步骤包括：步骤2.1，在第一电子型半导体层1或者前一个复合结构7a上沉积一层碳化硅层7b，并对其进行N型掺杂；步骤2.2、在碳化硅层7b上沉积一层缓冲层8(又称氧化层)；步骤2.3，在缓冲层8上沉积一层阻挡层9(例如多晶硅层)；步骤2.4，对阻挡层9、缓冲层8和碳化硅层7b依次进行刻蚀和P型掺杂，以
将碳化硅层7b制成复合结构7a，最后通过刻蚀方式去除复合结构上的缓冲层8和阻挡层9。其中所述阻挡层9、缓冲层8、沉积、N型掺杂、P型掺杂和各个步骤所涉及的刻蚀皆为本领域技术人员熟知的，故在此不再赘述。
[0026]本实施例的碳化硅肖特基半导体器件100及其制造方法，相当于在现有技术增加了一个第一空穴型半导体层3，并分解了阳电极层的结构，改变了该碳化硅肖特基半导体器件100在电路中的接线方式。当第一阳极结构51接正电压，阴电极层6接负电压时，碳化硅肖特基半导体器件100正向导通，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳化硅肖特基半导体器件，其特征在于，包括若干个的元胞结构，所述元胞结构包括：第一电子型半导体层；第二电子型半导体层，设置在所述第一电子型半导体层的上表面上；第一空穴型半导体层，设置在所述第一电子型半导体层的上表面上并与所述第二电子型半导体层邻接；第二空穴型半导体层，设置在所述第一空穴型半导体层的上表面上并与所述第二电子型半导体层邻接；阳电极层，包括设置在所述第二电子型半导体层上的第一阳极结构，以及设置在所述第二空穴型半导体层上且与所述第一阳极结构相分开的第二阳极结构，其中所述第一阳极结构与所述第二电子型半导体层及所述第二阳极结构与所述第二空穴型半导体层之间均进行肖特基接触；阴电极层，设置在所述第一电子型半导体层的下表面上并与所述第一电子型半导体层进行欧姆接触；其中，所述第一电子型半导体层的掺杂浓度大于所述第二电子型半导体层的掺杂浓度，所述第一空穴型半导体层的掺杂浓度小于所述第二空穴型半导体层的掺杂浓度。2.根据权利要求1所述的碳化硅肖特基半导体器件，其特征在于，所述第一空穴型半导体层的掺杂浓度为1e14-1e15cm-3
，其厚度为5-6μm。3.根据权利要求1所述的碳化硅肖特基半导体器件，其特征在于，所述第二空穴型半导体层的掺杂浓度为1e19-1e21cm-3
，其厚度为0.8-1.1μm。4.根据权利要求1所述的碳化硅肖特基半导体器件，其特征在于，所述第一电子型半导体层的掺杂浓度为1e20-1e21cm-3
，其厚度为2-3μm。5.根据权利要求1所述的碳化硅肖特基半导体器件，其特征在于，所述第二电子型半导体层的掺杂浓度为1e15-1e16cm-3
，其厚度为3-4μm。6.根据权利要求1到5任一项所述的碳化硅肖特基半导体器件，其特征在于，所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：林苡任，史波，陈道坤，曾丹，
申请(专利权)人：珠海零边界集成电路有限公司，
类型：发明
国别省市：