碳化硅结势垒肖特基二极管及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种碳化硅结势垒肖特基二极管及其制备方法。其中，碳化硅结势垒肖特基二极管包括第一金属层、衬底层、缓冲层、元胞层、过渡层、终端层、电荷扩散层和第二金属层。电荷扩散层由氮离子注入形成，元胞层、过渡层和终端层由铝离子注入形成，同时氮离子在碳化硅结势垒肖特基二极管中的浓度小于铝离子在碳化硅结势垒肖特基二极管中的浓度，因此本实施例的碳化硅结势垒肖特基二极管实现了在二极管面积相同且击穿电压不变的同时，提高二极管的正向导通能力，从而节省了二极管的面积，降低了材料成本。降低了材料成本。降低了材料成本。

Silicon carbide junction barrier Schottky diode and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
碳化硅结势垒肖特基二极管及其制备方法


[0001]本专利技术涉及半导体功率器件领域，尤其是涉及一种碳化硅结势垒肖特基二极管及其制备方法。

技术介绍

[0002]目前，碳化硅结势垒肖特基二极管(JBS)由于具有关断速度快、正向压降低、击穿电压高和反向漏电小等优点，成为相关领域研究人员的重点研究对象。
[0003]相关技术中，通过增大JBS元胞层的面积来提高JBS的正向导通能力。但是，由于JBS的元胞层采用的是碳化硅晶圆，而碳化硅晶圆价格昂贵，因此上述方法导致器件成本提高。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种碳化硅结势垒肖特基二极管，能够在二极管面积相同且击穿电压不变的同时提高二极管的正向导通能力，以此节省了二极管元胞层的面积，从而降低了材料成本。
[0005]本专利技术还提出一种用于制备上述碳化硅结势垒肖特基二极管的制备方法。
[0006]根据本专利技术的第一方面实施例的碳化硅结势垒肖特基二极管，包括：
[0007]第一金属层；
[0008]衬底层，所述衬底层设置于所述第一金属层的一侧；
[0009]缓冲层，所述缓冲层设置于所述衬底层远离所述第一金属层的一侧；
[0010]漂移层，所述漂移层设置于所述缓冲层远离所述衬底层的一侧；其中，所述漂移层远离所述缓冲层的一侧内设有第一收容腔和第二收容腔，所述第二收容腔的深度小于所述第一收容腔的深度；
[0011]元胞层，设置于第一目标收容腔内；其中，所述第一目标收容腔为多个所述第一收容腔中的任多个；
[0012]过渡层，设置于第二目标收容腔内；其中，所述第二目标收容腔为多个所述第一收容腔中的任一个；
[0013]终端层，设置于第三目标收容腔内；其中，所述第三目标收容腔为多个所述第一收容腔中的任多个，所述第二目标收容腔设置于所述第一收容腔与所述第三目标收容腔之间，所述元胞层、所述过渡层和所述终端层的材料均包括铝离子；
[0014]电荷扩散层，所述电荷扩散层设置于所述第二收容腔内；其中，所述电荷扩散层与所述元胞层、所述过渡层连接，所述电荷扩散层的材料包括氮离子，所述氮离子在所述碳化硅结势垒肖特基二极管中的浓度小于所述铝离子在所述碳化硅结势垒肖特基二极管中的浓度；
[0015]第二金属层，所述第二金属层设置于所述漂移层远离所述缓冲层的一侧，所述第二金属层分别与所述元胞层和靠近所述元胞层的部分所述过渡层连接。
[0016]根据本专利技术实施例的碳化硅结势垒肖特基二极管，至少具有如下有益效果：电荷扩散层由氮离子注入形成，元胞层、过渡层和终端层由铝离子注入形成，同时氮离子在碳化硅结势垒肖特基二极管中的浓度小于铝离子在碳化硅结势垒肖特基二极管中的浓度，因此本实施例的碳化硅结势垒肖特基二极管实现了在二极管面积相同且击穿电压不变的同时提高二极管的正向导通能力，以此节省了二极管元胞层的面积，从而降低了材料成本。
[0017]根据本专利技术的一些实施例，所述元胞层包括多个第一P型子层，多个所述第一P型子层分别设置于不同的所述第一目标收容腔内；其中，相邻的两个所述第一P型子层在水平方向上相互平行设置，相邻的两个所述第一P型子层之间的间距相等。
[0018]根据本专利技术的一些实施例，所述终端层包括多个第二P型子层，多个所述第二P型子层分别设置于不同的所述第三目标收容腔内；其中，相邻的两个所述第二P型子层在水平方向上相互平行设置，靠近所述过渡层一侧相邻的两个所述第二P型子层之间的间距小于远离所述过渡层一侧相邻的两个所述第二P型子层之间的间距。
[0019]根据本专利技术的一些实施例，所述碳化硅结势垒肖特基二极管还包括：
[0020]隔离层，所述隔离层设置于所述漂移层远离所述缓冲层的一侧，所述隔离层分别与所述第二金属层、所述元胞层和靠近所述元胞层的部分所述过渡层连接；
[0021]钝化层，所述钝化层设置于所述隔离层远离所述漂移层的一侧，所述钝化层分别与所述第二金属层和所述隔离层连接。
[0022]根据本专利技术的一些实施例，所述钝化层包括：
[0023]第一钝化子层，所述第一钝化子层覆盖于所述隔离层远离所述漂移层的一侧，所述第一钝化子层分别与所述第二金属层和所述隔离层连接；其中，所述第一钝化子层的材料包括氮化硅；
[0024]第二钝化子层，所述第二钝化子层覆盖于所述第一钝化子层远离所述隔离层的一侧，所述第二钝化子层分别与所述第二金属层和所述第一钝化子层连接；其中，所述第二钝化子层的材料包括聚酰亚胺。
[0025]根据本专利技术的一些实施例，所述第一金属层的材料包括钛金属、镍金属和银金属。
[0026]根据本专利技术的一些实施例，所述第二金属层的材料包括铝金属和钛金属。
[0027]根据本专利技术的第二方面实施例的碳化硅结势垒肖特基二极管的制备方法，用于制备根据本专利技术上述第一方面实施例的碳化硅结势垒肖特基二极管，所述碳化硅结势垒肖特基二极管的制备方法包括：
[0028]设置衬底层，并在所述衬底层的一侧设置缓冲层；
[0029]在所述缓冲层远离所述衬底层的一侧设置漂移层；
[0030]对所述漂移层远离所述缓冲层的一侧进行氮离子的注入处理，以形成电荷扩散层；
[0031]对所述电荷扩散层的一侧和所述漂移层远离所述缓冲层的一侧进行铝离子的注入处理，以形成元胞层、过渡层和终端层；其中，所述过渡层设置于所述元胞层与所述终端层之间；
[0032]在所述漂移层远离所述缓冲层的一侧进行镀层操作，以形成所述第二金属层；其中，所述第二金属层覆盖所述元胞层、所述电荷扩散层和靠近所述元胞层的部分所述过渡层；
[0033]在所述衬底层远离所述缓冲层的一侧进行镀层操作，以形成所述第一金属层。
[0034]根据本专利技术实施例的碳化硅结势垒肖特基二极管的制备方法，至少具有如下有益效果：首先设置衬底层，并在所述衬底层的一侧依次设置缓冲层和漂移层。然后对所述漂移层远离所述缓冲层的一侧进行氮离子的注入处理，以形成电荷扩散层，并对所述电荷扩散层和所述漂移层远离所述缓冲层的一侧进行铝离子的注入处理，以形成元胞层、过渡层和终端层。最后在所述漂移层远离所述缓冲层的一侧进行镀层操作，以形成所述第二金属层，并在所述衬底层远离所述缓冲层的一侧进行镀层操作，以形成所述第一金属层。本实施例的碳化硅结势垒肖特基二极管的制备方法用于制备上述实施例的碳化硅结势垒肖特基二极管，实现了在二极管面积相同且击穿电压不变的同时提高二极管的正向导通能力，以此节省了二极管元胞层的面积，从而降低了材料成本。
[0035]根据本专利技术的一些实施例，在所述在所述漂移层远离所述缓冲层的一侧进行镀层操作，以形成所述第二金属层之前，还包括：
[0036]在所述漂移层远离所述缓冲层的一侧设置隔离层；其中，所述隔离层分别与所述第二金属层、所述元胞层和靠近所述元胞层的部分所述过渡层连接。
[0037]根据本专利技术的一些实施例，在所述在所述衬本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.碳化硅结势垒肖特基二极管，其特征在于，包括：第一金属层；衬底层，所述衬底层设置于所述第一金属层的一侧；缓冲层，所述缓冲层设置于所述衬底层远离所述第一金属层的一侧；漂移层，所述漂移层设置于所述缓冲层远离所述衬底层的一侧；其中，所述漂移层远离所述缓冲层的一侧内设有第一收容腔和第二收容腔，所述第二收容腔的深度小于所述第一收容腔的深度；元胞层，设置于第一目标收容腔内；其中，所述第一目标收容腔为多个所述第一收容腔中的任多个；过渡层，设置于第二目标收容腔内；其中，所述第二目标收容腔为多个所述第一收容腔中的任一个；终端层，设置于第三目标收容腔内；其中，所述第三目标收容腔为多个所述第一收容腔中的任多个，所述第二目标收容腔设置于所述第一收容腔与所述第三目标收容腔之间，所述元胞层、所述过渡层和所述终端层的材料均包括铝离子；电荷扩散层，所述电荷扩散层设置于所述第二收容腔内；其中，所述电荷扩散层与所述元胞层、所述过渡层连接，所述电荷扩散层的材料包括氮离子，所述氮离子在所述碳化硅结势垒肖特基二极管中的浓度小于所述铝离子在所述碳化硅结势垒肖特基二极管中的浓度；第二金属层，所述第二金属层设置于所述漂移层远离所述缓冲层的一侧，所述第二金属层分别与所述元胞层和靠近所述元胞层的部分所述过渡层连接。2.根据权利要求1所述的碳化硅结势垒肖特基二极管，其特征在于，所述元胞层包括多个第一P型子层，多个所述第一P型子层分别设置于不同的所述第一目标收容腔内；其中，相邻的两个所述第一P型子层在水平方向上相互平行设置，相邻的两个所述第一P型子层之间的间距相等。3.根据权利要求2所述的碳化硅结势垒肖特基二极管，其特征在于，所述终端层包括多个第二P型子层，多个所述第二P型子层分别设置于不同的所述第三目标收容腔内；其中，相邻的两个所述第二P型子层在水平方向上相互平行设置，靠近所述过渡层一侧相邻的两个所述第二P型子层之间的间距小于远离所述过渡层一侧相邻的两个所述第二P型子层之间的间距。4.根据权利要求1所述的碳化硅结势垒肖特基二极管，其特征在于，还包括：隔离层，所述隔离层设置于所述漂移层远离所述缓冲层的一侧，所述隔离层分别与所述第二金属层、所述元胞层和靠近所述元胞层的部分所述过渡层连接；钝化层，所述钝化层设置于所述隔离层远离所述漂移层的一侧，所述钝化层分别与...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘旭，杨承晋，刘涛，兰华兵，刘勇强，钟炜，
申请(专利权)人：深圳市森国科科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：