肖特基二极管及其制备方法、芯片技术

本申请提供一种肖特基二极管，包括：衬底；外延层，形成于所述衬底上；肖特基金属层，形成于所述外延层上，其中，所述肖特基金属层中金属成分自与所述外延层界面沿所述肖特基金属层垂直方向连续变化；电极层，包括：形成于所述肖特基金属层上的电极层，以及背电极。本申请的肖特基二极管，具有连续成分变化的肖特基金属层，可避免界面缺陷，二极管稳定性更高。二极管稳定性更高。二极管稳定性更高。

【技术实现步骤摘要】
肖特基二极管及其制备方法、芯片


[0001]本申请大致涉及电子元器件领域，具体涉及一种肖特基二极管及其制备方法、芯片。

技术介绍

[0002]碳化硅材料具有禁带宽度大、击穿电场强度高、饱和漂移速度大和导热性能良好等特点，这些优异的物理性能，使得其成为制作高功率、高频、耐高温、抗辐射器件的理想材料。目前碳化硅材料已经用于制备多种功率器件，比如肖特基二极管，结势垒二极管，以及场效应晶体管等，性能良好，可以部分替代现在的硅器件。
[0003]
技术介绍
部分的内容仅仅是公开人所知晓的技术，并不代表本领域的现有技术。

技术实现思路

[0004]本申请提供一种肖特基二极管，具有连续成分变化的肖特基金属层，可避免界面缺陷，二极管稳定性更高。
[0005]根据本申请一个方面，所述肖特基二极管，包括：衬底；外延层，形成于所述衬底上；肖特基金属层，形成于所述外延层上，其中，所述肖特基金属层中金属成分自与所述外延层界面沿所述肖特基金属层垂直方向连续变化；电极层，包括：形成于所述肖特基金属层上的电极层，以及背电极。
[0006]根据本申请一些实施例，所述衬底厚度为300-500微米。
[0007]根据本申请一些实施例，所述外延层厚度为3-15微米。
[0008]根据本申请一些实施例，所述外延层包括n型碳化硅。
[0009]根据本申请一些实施例，所述肖特基金属层包括氮化钛。
[0010]根据本申请一些实施例，所述肖特基金属层的厚度为200-300纳米。
[0011]根据本申请一些实施例，所述金属成分自所述外延层界面沿所述肖特基金属层垂直方向增加。
[0012]根据本申请一些实施例，所述肖特基二极管还包括钝化层，覆盖所述肖特基金属层的暴露区域。
[0013]根据本申请一些实施例，所述背电极包括：欧姆接触背电极，形成于相对于所述外延层的所述衬底的另一面上。
[0014]根据本申请另一方面，还提供一种用于制备肖特基二极管的方法，包括：准备衬底；在所述衬底上形成外延层；在所述衬底上形成背电极；在所述外延层上形成金属成分连续变化的肖特基金属层；在所述肖特基金属层上形成电极层。
[0015]根据本申请一些实施例，所述在所述衬底上形成外延层，包括：采用CVD法对所述衬底进行外延生长。
[0016]根据本申请一些实施例，所述在所述衬底上形成背电极，包括：沉积金属镍形成欧姆接触背电极。
[0017]根据本申请一些实施例，所述在所述外延层上形成金属成分连续变化的肖特基金属层，包括：利用第一靶材和第二靶材通过共溅射技术沉积金属化合物在所述外延层上，沉积过程中，通过调节所述第一靶材和所述第二靶材的溅射功率，形成金属成分的连续变化的所述肖特基金属层。
[0018]根据本申请一些实施例，所述第一靶材包括金属靶材，所述第二靶材包括合金靶材。
[0019]根据本申请一些实施例，所述方法还包括：所述肖特基金属层上形成电极层之后，在所述肖特基金属层暴露部分形成钝化层。
[0020]根据本申请又一方面，还提供一种半导体芯片，包括如上所述的肖特基二极管。
[0021]根据本申请一些实施例，本申请所提用的肖特基二极管具有连续变化的肖特基金属层，可以避免金属界面之间的缺陷，提高肖特基二极管稳定性。并采用本申请所提供的制备肖特基二极管的方法，过程简单，与半导体工艺兼容性好，可实现批量化生产。
附图说明
[0022]构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
[0023]图1为本申请示例性实施例的肖特基二极管剖面示意图；
[0024]图2为本申请示例性实施例的肖特基二极管部分截面TEM图；
[0025]图3为本申请示例性实施例的肖特基二极管部分界面观察图；
[0026]图4为本申请示例性实施例的肖特基二极管制备方法流程图；
[0027]图5A-5F为本申请示例性实施例的肖特基二极管的制备过程图。
具体实施方式
[0028]以下结合附图和实施例，对本申请的具体实施方式进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本申请的方案以及其各个方面的优点。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本申请的限制。
[0029]所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有这些特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方式、组元、材料、装置或等。在这些情况下，将不详细示出或描述公知结构、方法、装置、实现、材料或者操作。
[0030]附图中所示的流程图仅是示例性说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解，而有的操作/步骤可以合并或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变
[0031]本申请的说明书和权利要求书及所述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖非排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0032]在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
[0033]肖特基(Schottky)二极管，又称肖特基势垒二极管(简称SBD)，它属一种低功耗、超高速半导体器件。最显著的特点为反向恢复时间极短(可以小到几纳秒)，正向导通压降仅0.4V左右。其多用作高频、低压、大电流整流二极管、续流二极管、保护二极管，也有用在微波通信等电路中作整流二极管、小信号检波二极管使用。在通信电源、变频器等中比较常见。
[0034]金属导体内部有大量的导电电子。当金属与半导体接触(二者距离只有原子大小的数量级)时，金属的费米能级低于半导体的费米能级。在金属内部和半导体导带相对应的分能级上，电子密度小于半导体导带的电子密度。因此，在二者接触后，电子会从半导体向金属扩散，从而使金属带上负电荷，半导体带正电荷。由于金属是理想的导体，负电荷只分布在表面为原子大小的一个薄层之内。而对于N型半导体来说，失去电子的施主杂质原子成为正离子，则分布在较大的厚度之中。电子从半导体向金属扩散运动的结果，形成空间电荷区、自建电场和势垒，并且耗尽层只在N型半导体一边(势垒区全部落在半导体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种肖特基二极管，其特征在于，包括：衬底；外延层，形成于所述衬底上；肖特基金属层，形成于所述外延层上，其中，所述肖特基金属层中金属成分自与所述外延层界面沿所述肖特基金属层垂直方向连续变化；电极层，包括：形成于所述肖特基金属层上的电极层，以及背电极。2.根据权利要求1所述的肖特基二极管，其特征在于，所述外延层包括：厚度为3-15微米的n型碳化硅。3.根据权利要求1所述的肖特基二极管，其特征在于，所述肖特基金属层包括氮化钛。4.根据权利要求1所述的肖特基二极管，其特征在于，所述肖特基金属层的厚度为200-300纳米。5.根据权利要求1所述的肖特基二极管，其特征在于，所述金属成分自所述外延层界面沿所述肖特基金属层垂直方向增加。6.根据权利要求1所述的肖特基二极管，其特征在于，还包括钝化层，覆盖所述肖特基金属层的暴露区域。7....

【专利技术属性】
技术研发人员：李培刚，
申请(专利权)人：李培刚，
类型：发明
国别省市：