【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体，尤其涉及一种新型源区沟槽碳化硅二极管器件及其制备方法。
技术介绍
1、碳化硅是制作高温、高频、大功率、高压器件的理想材料。相比传统的硅材料，碳化硅的禁带宽度是硅的3倍；导热率为硅的4-5倍；击穿电压为硅的8-10倍；电子饱和飘移速率为硅的2-3倍，满足了现代工业需求。其下游应用领域包括智能电网、新能源汽车、光伏风电、5g通信，在功率器件领域碳化硅二极管早已开始商业化应用。
2、目前市面上主流的sic二极管产品，基本上采用jbs结构，即pn结二极管+肖特基结二极管，其电压范围主要在：650v-1700v，电流范围：2a-50a。正向导通压降vf是衡量二极管正向导通性能最重要的参数，目前主要降低vf值的方法有：通过增大芯片面积、衬底背面减薄、改变肖特基接触金属等方式。但这些方法都有明显的缺点：增大芯片面积会减少单片芯片数量，增加了单颗芯片成本；衬底背面减薄技术壁垒较高且对晶圆运输提出了更高的要求，容易导致裂片；改变肖特基接触金属，商业化应用还不成熟，制造成本较高。
3、本文提出一种新型源区沟槽碳化硅二极管器件，在制造成本增加较少的情况下，通过提高源区表层n离子浓度和增加与肖特基金属接触面积显著降低碳化硅二极管vf特性；终端整体刻槽，屏蔽外延层表面n型注入区对终端的影响，使得在不降低终端效率的前提下，降低碳化硅二极管器件的vf值。
技术实现思路
1、本专利技术涉提供了一种显著降低碳化硅二极管vf值的碳化硅二极管器件及其制备方法。
3、一种新型源区沟槽碳化硅二极管器件，包括从下而上依次设置的背面加厚金属、背面欧姆接触金属、碳化硅衬底、碳化硅外延层和n型注入区；
4、所述n型注入区的顶面设有伸入碳化硅外延层的终端沟槽和若干间隔设置的源区沟槽；
5、所述源区沟槽的槽底设有向下延伸的p型注入区；
6、所述终端沟槽的顶面设有伸入碳化硅外延层的p型主结和若干间隔设置的p型分压环；
7、所述碳化硅外延层上设有覆盖p型主和若干p型分压环的场氧层；
8、位于端部所述n型注入区的顶面设有经过源区沟槽并延伸至场氧层上表面的正面肖特基金属；
9、所述正面肖特基金属的顶面设有正面加厚金属；
10、所述场氧层上设有延伸至正面加厚金属上表面的无机钝化层；
11、所述无机钝化层上设有有机钝化层。
12、具体的，所述碳化硅衬底和碳化硅外延层导电类型均为n型。
13、具体的，所述源区沟槽和终端沟槽的深度相同。
14、具体的，所述源区沟槽和p型注入区的宽度相同。
15、若干p型分压环（7）的宽度均不同，越往器件末端其宽度越小。
16、具体的，若干所述源区沟槽之间和若干p型注入区之间的间距相同。
17、具体的，所述正面肖特基金属和正面加厚金属右侧末端搭设在场氧层上。
18、具体的，所述无机钝化层和有机钝化层左侧前端搭设在正面加厚金属上方。
19、一种新型源区沟槽碳化硅二极管器件的制造方法，包括如下步骤：
20、s100，在碳化硅衬底上外延生长一层碳化硅外延层；
21、s200，在碳化硅外延层上形成n型注入区；
22、s300，在碳化硅外延层上通过刻蚀工艺形成源区沟槽和终端沟槽；
23、s400，在源区沟槽和终端沟槽上通过al离子注入和高温激活退火形成若干p型注入区，若干p型分压环和p型主结；
24、s500，在碳化硅外延层上通过沉积形成覆盖p型主结和若干p型分压环的场氧层；
25、s600，在n型注入区的顶面通过金属溅射形成正面肖特基金属，正面肖特基金属从n型注入区的端部向中部延伸，伸至场氧层的上方；沉积完后进行快速退火处理，形成肖特基接触；
26、s700，在正面肖特基金属上溅射正面加厚金属，作为正电极引出；
27、s800，在场氧层上沉积一层延伸至正面加厚金属上表面的无机钝化层；
28、s900，在无机钝化层上涂布一层有机钝化层；
29、s1000，在碳化硅衬底的背面通过溅射形成背面欧姆接触金属；
30、s1100，在背面欧姆接触金属上溅射形成背面加厚金属。
31、具体的，步骤s200中的n型注入区深度不超过源区沟槽深度。
32、具体的，步骤s300中的源区沟槽和终端沟槽深度相同。
33、本专利技术通过在碳化硅二极管外延层上方全面注入一层的n型注入区，通过刻蚀形成源区沟槽和终端沟槽，再通过离子注入形成p型注入区、p型主结和p型分压环，在不增加单颗芯片面积和工艺复杂程度的基础上，进一步降低了器件的正向导通压降。
34、通过碳化硅二极管外延层上方的n型注入区来提高表层外延层离子浓度，降低了导通电阻，同时n型注入区深度小于p型注入区深度，在反向耐压时，可以被p型注入区引起的耗尽区完全保护，故芯片反向性能几乎不受影响。
35、通过碳化硅二极管源区沟槽，使得源区表面三维立体，增加了源区与肖特基金属的接触面积，进一步减小了器件的正向导通压降。通过终端沟槽刻蚀掉终端区表面的n型注入区，可以减小n型注入区对终端耗尽区扩展影响，提高了器件终端效率。
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1.一种新型源区沟槽碳化硅二极管器件，包括从下而上依次设置的背面加厚金属（15）、背面欧姆接触金属（14）、碳化硅衬底（1）、碳化硅外延层（2）和N型注入区（3）；其特征在于，
2.根据权利要求1所述的一种新型源区沟槽碳化硅二极管器件，其特征在于，所述碳化硅衬底（1）和碳化硅外延层（2）导电类型均为N型。
3.根据权利要求1所述的一种新型源区沟槽碳化硅二极管器件，其特征在于，所述源区沟槽（4）和终端沟槽（5）的深度相同。
4.根据权利要求1所述的一种新型源区沟槽碳化硅二极管器件，其特征在于，所述源区沟槽（4）和P型注入区（6）的宽度相同；
5.根据权利要求1所述的一种新型源区沟槽碳化硅二极管器件，其特征在于，若干所述源区沟槽（4）之间和若干P型注入区（6）之间的间距相同。
6.根据权利要求1所述的一种新型源区沟槽碳化硅二极管器件，其特征在于，所述正面肖特基金属（10）和正面加厚金属（11）右侧末端搭设在场氧层（9）上。
7.根据权利要求1所述的的一种新型源区沟槽碳化硅二极管器件，其特征在于，所述无机钝化层（1
8.一种新型源区沟槽碳化硅二极管器件的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
9.根据权利要求8所述的一种新型源区沟槽碳化硅二极管器件的制造方法，其特征在于，步骤S200中的N型注入区（3）深度不超过源区沟槽（4）深度。
10.根据权利要求8所述的一种新型源区沟槽碳化硅二极管器件的制造方法，其特征在于，步骤S300中的源区沟槽（4）和终端沟槽（5）深度相同。
...【技术特征摘要】
1.一种新型源区沟槽碳化硅二极管器件，包括从下而上依次设置的背面加厚金属（15）、背面欧姆接触金属（14）、碳化硅衬底（1）、碳化硅外延层（2）和n型注入区（3）；其特征在于，
2.根据权利要求1所述的一种新型源区沟槽碳化硅二极管器件，其特征在于，所述碳化硅衬底（1）和碳化硅外延层（2）导电类型均为n型。
3.根据权利要求1所述的一种新型源区沟槽碳化硅二极管器件，其特征在于，所述源区沟槽（4）和终端沟槽（5）的深度相同。
4.根据权利要求1所述的一种新型源区沟槽碳化硅二极管器件，其特征在于，所述源区沟槽（4）和p型注入区（6）的宽度相同；
5.根据权利要求1所述的一种新型源区沟槽碳化硅二极管器件，其特征在于，若干所述源区沟槽（4）之间和若干p型注入区（6）之间的间距相同。...
【专利技术属性】
技术研发人员：王坤，杨程，万胜堂，王正，陈鸿骏，赵耀，王毅，
申请(专利权)人：扬州扬杰电子科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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