碳化硅结势垒肖特基二极管及其制作方法技术

本发明专利技术提供了一种碳化硅结势垒肖特基二极管及其制作方法，碳化硅结势垒肖特基二极管包括：N型碳化硅衬底、N型碳化硅漂移区、N型碳化硅缓冲层、P型阱区、阴极以及阳极；N型碳化硅缓冲层位于N型碳化硅衬底与N型碳化硅漂移区之间，N型碳化硅缓冲层的N型离子掺杂浓度大于N型碳化硅漂移区的N型离子掺杂浓度，且小于N型碳化硅衬底的N型离子掺杂浓度；P型阱区位于N型碳化硅漂移区内；阴极位于N型碳化硅衬底的下方，阴极与N型碳化硅衬底之间为欧姆接触；阳极位于P型阱区与N型碳化硅漂移区的上方，阳极与P型阱区之间为欧姆接触，阳极与N型碳化硅漂移区之间形成肖特基势垒。根据本发明专利技术的实施例，可降低二极管器件的正向导通压降。可降低二极管器件的正向导通压降。可降低二极管器件的正向导通压降。

【技术实现步骤摘要】
碳化硅结势垒肖特基二极管及其制作方法


[0001]本专利技术涉及半导体器件
，尤其涉及一种碳化硅结势垒肖特基二极管及其制作方法。

技术介绍

[0002]肖特基势垒二极管(Schottky Barrier Diode，简称SBD)不是利用P型半导体与N型半导体接触形成PN结原理制作的，而是利用金属与半导体接触形成的金属
‑
半导体结原理制作的，是一种热载流子二极管，具有正向压降低、反向恢复时间短等优点。碳化硅材料(SiC)，具有禁带宽度大、击穿电场高、饱和电子漂移速率高、热导率高、化学性质稳定等特点。碳化硅肖特基势垒二极管(简称SiC SBD)，结合了SiC和SBD的优点，具有高关断电压、响应速度快、低开关损耗等特点，成为目前技术成熟度最好的SiC功率器件，得到应用的广泛认可。但由于碳化硅材料的表面缺陷、肖特基接触的金属穿刺等问题，导致现有的SiC SBD反向漏电过大，达到几十微安数量级。
[0003]而碳化硅结势垒肖特基二极管(SiC Junction Barrier Schottky,简称SiC JBS)利用PN结的空间电荷区扩展保护肖特基结，使得降低SiC表面肖特基接触漏电降低，但是器件的正向导通压降较高，这导致了功率损耗较大。

技术实现思路

[0004]本专利技术的专利技术目的是提供一种碳化硅结势垒肖特基二极管及其制作方法，至少降低器件的正向导通压降。
[0005]为实现上述目的，本专利技术的第一方面提供一种碳化硅结势垒肖特基二极管，包括：
[0006]N型碳化硅衬底；
[0007]N型碳化硅漂移区，位于所述N型碳化硅衬底的上方；
[0008]N型碳化硅缓冲层，位于所述N型碳化硅衬底与所述N型碳化硅漂移区之间，所述N型碳化硅缓冲层的N型离子掺杂浓度大于所述N型碳化硅漂移区的N型离子掺杂浓度，且小于所述N型碳化硅衬底的N型离子掺杂浓度；
[0009]P型阱区，位于所述N型碳化硅漂移区内；
[0010]阴极，位于所述N型碳化硅衬底的下方；所述阴极与所述N型碳化硅衬底之间为欧姆接触；
[0011]阳极，位于所述P型阱区与所述N型碳化硅漂移区的上方；所述阳极与所述P型阱区之间为欧姆接触，所述阳极与所述N型碳化硅漂移区之间形成肖特基势垒。
[0012]可选地，所述碳化硅结势垒肖特基二极管还包括：N型阱区，位于所述N型碳化硅漂移区内，且与所述P型阱区邻接。
[0013]可选地，所述N型阱区的N型离子掺杂浓度与所述P型阱区的P型离子掺杂浓度匹配，以降低所述碳化硅结势垒肖特基二极管反接时所述N型阱区的表面电场强度值。
[0014]可选地，在表面至内部方向上，所述N型阱区依次包括第一N型阱区，第二N型阱区
以及第三N型阱区，所述P型阱区依次包括第一P型阱区，第二P型阱区以及第三P型阱区；所述第一N型阱区与所述第一P型阱区邻接，所述第二N型阱区与所述第二P型阱区邻接，所述第三N型阱区与所述第三P型阱区邻接；所述N型阱区的N型离子掺杂浓度与所述P型阱区的P型离子掺杂浓度匹配包括：所述第二N型阱区的N型离子掺杂浓度分别大于所述第一N型阱区与所述第三N型阱区的N型离子掺杂浓度，所述第二P型阱区的P型离子掺杂浓度分别大于所述第一P型阱区与所述第三P型阱区的P型离子掺杂浓度，或所述第一N型阱区的N型离子掺杂浓度分别小于所述第二N型阱区与所述第三N型阱区的N型离子掺杂浓度，所述第一P型阱区的P型离子掺杂浓度分别小于所述第二P型阱区与所述第三P型阱区的P型离子掺杂浓度。
[0015]可选地，所述P型阱区与所述N型阱区分别具有多个，所述N型阱区位于相邻所述P型阱区之间。
[0016]本专利技术的第二方面提供一种碳化硅结势垒肖特基二极管的制作方法，包括：
[0017]提供N型碳化硅衬底，在所述N型碳化硅衬底上依次外延生长N型碳化硅缓冲层与N型碳化硅漂移区，所述N型碳化硅缓冲层的N型离子掺杂浓度大于所述N型碳化硅漂移区的N型离子掺杂浓度，且小于所述N型碳化硅衬底的N型离子掺杂浓度；
[0018]在所述N型碳化硅漂移区内通过离子注入形成P型阱区；
[0019]在所述N型碳化硅衬底的下方形成阴极，所述阴极与所述N型碳化硅衬底之间为欧姆接触；在所述P型阱区与所述N型碳化硅漂移区的上方形成阳极，所述阳极与所述P型阱区之间为欧姆接触，所述阳极与所述N型碳化硅漂移区之间形成肖特基势垒。
[0020]可选地，所述碳化硅结势垒肖特基二极管的制作方法还包括：在所述N型碳化硅漂移区内通过离子注入形成N型阱区，所述N型阱区与所述P型阱区邻接。
[0021]可选地，所述形成N型阱区的N型离子掺杂浓度与所述形成的P型阱区的P型离子掺杂浓度匹配，以降低所述碳化硅结势垒肖特基二极管反接时所述N型阱区的表面电场强度值。
[0022]可选地，在表面至内部方向上，所述形成的N型阱区依次包括第一N型阱区，第二N型阱区以及第三N型阱区，所述形成的P型阱区依次包括第一P型阱区，第二P型阱区以及第三P型阱区；所述第一N型阱区与所述第一P型阱区邻接，所述第二N型阱区与所述第二P型阱区邻接，所述第三N型阱区与所述第三P型阱区邻接；所述N型阱区的N型离子掺杂浓度与所述P型阱区的P型离子掺杂浓度匹配包括：所述第二N型阱区的N型离子掺杂浓度分别大于所述第一N型阱区与所述第三N型阱区的N型离子掺杂浓度，所述第二P型阱区的P型离子掺杂浓度分别大于所述第一P型阱区与所述第三P型阱区的P型离子掺杂浓度，或所述第一N型阱区的N型离子掺杂浓度分别小于所述第二N型阱区与所述第三N型阱区的N型离子掺杂浓度，所述第一P型阱区的P型离子掺杂浓度分别小于所述第二P型阱区与所述第三P型阱区的P型离子掺杂浓度。
[0023]可选地，所述形成的P型阱区与所述形成的N型阱区分别具有多个，所述N型阱区位于相邻所述P型阱区之间。
[0024]与现有技术相比，本专利技术的有益技术效果在于：在N型碳化硅衬底与N型碳化硅漂移区之间设置N型碳化硅缓冲层，N型碳化硅缓冲层的N型离子掺杂浓度大于N型碳化硅漂移区的N型离子掺杂浓度，且小于N型碳化硅衬底的N型离子掺杂浓度，使得二极管器件在可承
受相同反向耐压情况下，能提高N型碳化硅漂移区的N型离子掺杂浓度，从而降低N型碳化硅漂移区的正向导通压降，由于N型碳化硅漂移区的厚度远大于N型碳化硅缓冲层的厚度，因而可从整体上降低二极管器件的正向导通压降。
附图说明
[0025]图1是本专利技术第一实施例的碳化硅结势垒肖特基二极管的截面结构示意图；
[0026]图2是对照例的碳化硅结势垒肖特基二极管的截面结构示意图；
[0027]图3是图1中的碳化硅结势垒肖特基二极管的制作方法的流程图；
[0028]图4是图3中的流程对应的中间结构示意图；
[0029]图5是本专利技术第二实施例的碳化硅结势垒肖特基二极管的截面结构示意图；
[0030]图6是本专利技术第三实施例的碳化硅结势垒肖特基二极管的截面结构示意图；<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳化硅结势垒肖特基二极管，其特征在于，包括：N型碳化硅衬底；N型碳化硅漂移区，位于所述N型碳化硅衬底的上方；N型碳化硅缓冲层，位于所述N型碳化硅衬底与所述N型碳化硅漂移区之间，所述N型碳化硅缓冲层的N型离子掺杂浓度大于所述N型碳化硅漂移区的N型离子掺杂浓度，且小于所述N型碳化硅衬底的N型离子掺杂浓度；P型阱区，位于所述N型碳化硅漂移区内；阴极，位于所述N型碳化硅衬底的下方；所述阴极与所述N型碳化硅衬底之间为欧姆接触；阳极，位于所述P型阱区与所述N型碳化硅漂移区的上方；所述阳极与所述P型阱区之间为欧姆接触，所述阳极与所述N型碳化硅漂移区之间形成肖特基势垒。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，还包括：N型阱区，位于所述N型碳化硅漂移区内，且与所述P型阱区邻接。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N型阱区的N型离子掺杂浓度与所述P型阱区的P型离子掺杂浓度匹配，以降低所述碳化硅结势垒肖特基二极管反接时所述N型阱区的表面电场强度值。4.根据权利要求3所述的碳化硅结势垒肖特基二极管，其特征在于，在表面至内部方向上，所述N型阱区依次包括第一N型阱区，第二N型阱区以及第三N型阱区，所述P型阱区依次包括第一P型阱区，第二P型阱区以及第三P型阱区；所述第一N型阱区与所述第一P型阱区邻接，所述第二N型阱区与所述第二P型阱区邻接，所述第三N型阱区与所述第三P型阱区邻接；所述N型阱区的N型离子掺杂浓度与所述P型阱区的P型离子掺杂浓度匹配包括：所述第二N型阱区的N型离子掺杂浓度分别大于所述第一N型阱区与所述第三N型阱区的N型离子掺杂浓度，所述第二P型阱区的P型离子掺杂浓度分别大于所述第一P型阱区与所述第三P型阱区的P型离子掺杂浓度，或所述第一N型阱区的N型离子掺杂浓度分别小于所述第二N型阱区与所述第三N型阱区的N型离子掺杂浓度，所述第一P型阱区的P型离子掺杂浓度分别小于所述第二P型阱区与所述第三P型阱区的P型离子掺杂浓度。5.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P型阱区与所述N型阱区分别具有多个，所述N型阱区与所述P型阱区交替分布。6.一种碳化硅结势垒肖特基二极管的制作方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：张新，赵龙杰，
申请(专利权)人：无锡华润华晶微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：