一种碳化硅肖特基二极管结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种碳化硅肖特基二极管结构，包括碳化硅衬底、第一漂移层、第二漂移层、P型埋层、欧姆接触层和肖特基接触层，第一漂移层设于碳化硅衬底的第一表面，第二漂移层设于第一漂移层上，并具有沟槽结构；P型埋层周期排列埋设于第一漂移层内，并与沟槽结构周围的第二漂移层接触，肖特基接触层覆盖于第二漂移层的表面，欧姆接触层设于碳化硅衬底的第二表面。通过将沟槽结构和埋层结构相结合，利用沟槽结构的优势提高器件的正向导通能力，利用埋层结构优势减少器件的反向漏电流，最后通过在埋层上方使用掺杂浓度更高的N型第二漂移层来调制电场，使其耐压性能与传统平面结构相差不大，整体性能优于传统平面结构的器件。整体性能优于传统平面结构的器件。整体性能优于传统平面结构的器件。

【技术实现步骤摘要】
一种碳化硅肖特基二极管结构


[0001]本技术涉及半导体器件领域，特别是一种碳化硅肖特基二极管结构。

技术介绍

[0002]第三代半导体碳化硅(SiC)材料具有比传统的硅(Si)材料优异的物理和电学特性。例如SiC具有禁带宽、热导率高、击穿场强高、饱和电子漂移速率高等特点，同时还兼具有极好的物理及化学稳定性、极强的抗辐照能力和机械强度等。因此，基于宽禁带SiC材料的电子器件可用于高温、大功率、高频、高辐射等电力电子领域。
[0003]结势垒型肖特基二极管(JBS)将PN结集成在肖特基结构中，能够有效地保证低肖特基势垒的优良正向导通特性，同时在反向阻断时，能够将最大电场限制在PN结区，从而降低表面肖特基接触处的电场，使得反向漏电流相对于纯肖特基类型的大大降低。
[0004]当前SiC肖特基器件阻断电压与正向导通特性折中设计仍然存在着诸多矛盾点，例如漂移区电阻R
drift
降低，则正向导通特性提升，但会导致器件耐压的下降。或者P+之间的间距越大，则R
JFET
电阻越小，器件正向导通特性提升，但同时会导致反向漏电流增加。考虑到这些因素需要寻找一种新的结构使得SiC肖特基器件具有低导通压降并同时反向特性不降低。

技术实现思路

[0005]本技术的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种碳化硅肖特基二极管结构。
[0006]为了实现以上目的，本技术的技术方案为：
[0007]一种碳化硅肖特基二极管结构，包括碳化硅衬底、第一漂移层、第二漂移层、P型埋层和肖特基接触层，所述第一漂移层设于所述碳化硅衬底的第一表面，所述第二漂移层设于所述第一漂移层上，并具有沟槽结构；所述P型埋层周期排列埋设于所述第一漂移层内，并与所述沟槽结构周围的第二漂移层接触，所述肖特基接触层覆盖于所述第二漂移层的表面。
[0008]作为优选，所述第二漂移层覆盖在所述P型埋层上方，并且所述第二漂移层在所述碳化硅衬底上的投影面积大于或等于其下方的所述P型埋层在所述碳化硅衬底上的投影面积。
[0009]作为优选，所述沟槽结构的侧壁与所述P型埋层的侧边至少相距0～0.5μm。
[0010]作为优选，所述沟槽结构的底面暴露出所述第一漂移层。
[0011]作为优选，所述肖特基接触层还覆盖于暴露出的第一漂移层的表面及所述沟槽结构的侧壁。
[0012]作为优选，所述第二漂移层的厚度和所述沟槽结构的深度相同，均为0.3～1μm。
[0013]作为优选，所述P型埋层从所述第一漂移层的表面朝向所述碳化硅衬底方向延伸0.3～0.8μm。
[0014]作为优选，所述第一漂移层和第二漂移层均为N型碳化硅，所述第二漂移层的掺杂浓度大于所述第一漂移层。
[0015]作为优选，所述第二漂移层呈周期排列，并且其周期与所述P型埋层相同。
[0016]作为优选，还包括欧姆接触层，所述欧姆接触层设于所述碳化硅衬底的第二表面。
[0017]相比于现有技术，本技术具有以下有益效果：
[0018](1)本技术提出的碳化硅肖特基二极管结构能够解决SiC肖特基器件的导通电阻和反向漏电的设计矛盾问题。
[0019](2)本技术提出的碳化硅肖特基二极管结构将沟槽结构和埋层结构相结合，利用沟槽结构的优势提高器件的正向导通能力，利用埋层结构优势减少器件的反向漏电流，并通过在P型埋层上方采用掺杂浓度更大的第二漂移层来调制电场，使其耐压与平面结构不相上下，整体性能优于传统平面型结构的器件。
[0020](3)本技术提出的碳化硅肖特基二极管结构对应的制作工艺较为简便，成本低。
附图说明
[0021]包括附图以提供对实施例的进一步理解并且附图被并入本说明书中并且构成本说明书的一部分。附图图示了实施例并且与描述一起用于解释本技术的原理。将容易认识到其它实施例和实施例的很多预期优点，因为通过引用以下详细描述，它们变得被更好地理解。
[0022]图1为本申请的实施例的碳化硅肖特基二极管结构的截面示意图；
[0023]图2
‑
5为本申请的实施例的碳化硅肖特基二极管的制作方法的工艺流程图；
[0024]图6为本申请的实施例的碳化硅肖特基二极管结构与传统结构的对比图；
[0025]图7为本申请的实施例的碳化硅肖特基二极管结构与传统结构的正向VFIF仿真性能结果对比图；
[0026]图8为本申请的实施例的碳化硅肖特基二极管结构与传统结构的反向VRIR仿真性能结果对比图；
[0027]附图标记：101、碳化硅衬底；102、第一漂移层；103、P型埋层；104、第二漂移层；105、沟槽结构；106、欧姆接触层；107、肖特基接触层。
具体实施方式
[0028]下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关技术，而非对该技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关技术相关的部分。
[0029]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
[0030]参考图1，本申请的实施例中提出了一种碳化硅肖特基二极管结构，包括碳化硅衬底101、第一漂移层102、第二漂移层104、P型埋层103、欧姆接触层106和肖特基接触层107，第一漂移层102设于碳化硅衬底101的第一表面，第二漂移层104设于第一漂移层102上并具有沟槽结构105，P型埋层103周期排列埋设于第一漂移层102内，并与沟槽结构105周围的第
二漂移层104接触，具体的，P型埋层103从第一漂移层102的表面朝向碳化硅衬底101方向延伸0.3～0.8μm，可采用离子注入等的掺杂方式在第一漂移层102中制作形成P型埋层103。在优选的实例中，P型埋层103从第一漂移层102的表面朝向碳化硅衬底101方向延伸0.6μm，P型埋层103的掺杂浓度为1e18 cm
‑
3。肖特基接触层107覆盖于第二漂移层104的表面。欧姆接触层106设于碳化硅衬底101的第二表面。本申请的实施例提出的碳化硅肖特基二极管结构将沟槽结构105和埋层结构相结合，利用沟槽结构105的优势提高器件的正向导通能力，利用埋层结构优势减少器件的反向漏电流。
[0031]在具体的实施例中，第二漂移层104覆盖在P型埋层103上方，并且第二漂移层104在碳化硅衬底101上的投影面积大于或等于其下方的P型埋层103在碳化硅衬底101上的投影面积。在第一漂移层102上方的另一漂移层中蚀刻出沟槽结构105，沟槽结构105将其分成若干个间隔排列的第二漂移层104，每个第二漂移层104下方对应覆盖有P型埋层103，具体的，沟槽结构105的侧壁与P型埋层103的侧边至少相距0～0.5μm。
[0032]在具体的实施例中，沟槽结构105的底面暴露本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳化硅肖特基二极管结构，其特征在于，包括碳化硅衬底、第一漂移层、第二漂移层、P型埋层和肖特基接触层，所述第一漂移层设于所述碳化硅衬底的第一表面，所述第二漂移层设于所述第一漂移层上，并具有沟槽结构；所述P型埋层周期排列埋设于所述第一漂移层内，并与所述沟槽结构周围的第二漂移层接触，所述肖特基接触层覆盖于所述第二漂移层的表面。2.根据权利要求1所述的碳化硅肖特基二极管结构，其特征在于，所述第二漂移层覆盖在所述P型埋层上方，并且所述第二漂移层在所述碳化硅衬底上的投影面积大于或等于其下方的所述P型埋层在所述碳化硅衬底上的投影面积。3.根据权利要求2所述的碳化硅肖特基二极管结构，其特征在于，所述沟槽结构的侧壁与所述P型埋层的侧边至少相距0～0.5μm。4.根据权利要求1所述的碳化硅肖特基二极管结构，其特征在于，所述沟槽结构的底面暴露出所述第一漂移层。5.根据权利要求4所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈广乐，张明昆，
申请(专利权)人：厦门紫硅半导体科技有限公司，
类型：新型
国别省市：