用于SiC肖特基二极管的钼势垒金属及制造工艺制造技术

本发明专利技术公开一种用于制造二极管的方法。在一个实施例中，该方法包括：在碳化硅（ＳｉＣ）的外延层上形成肖特基接触，以及使该肖特基接触在３００℃到７００℃范围内的温度下退火。该肖特基接触由钼层形成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关美国申请本申请要求于2006年7月31日递交的申请号为60/820,807和于2007年7月递交的申请号为XX/XXX,XXX的共同未决的临时申请的优先权，其全部内容通过引用合并在本申请文件中。
本申请涉及一种带有钼肖特基势垒接触的碳化硅(SiC)肖特基二极管。
技术介绍
二极管是限制电流流向的电子元件。更具体而言，其允许电流沿一个方向流动，但阻止电流沿相反方向流动。因此，二极管可被认为是机械式止回阀的电子版。需要电流仅沿一个方向流动的电路通常包括一个或多个二极管。肖特基二极管是由金属与半导体之间的接触形成的二极管，而不是由p-n结形成的二极管。它们比p-n结二极管具有更低的前向电压降。肖特基二极管通常比p-n结二极管具有低得多的结电容。该较低的结电容有助于它们的高切换速度和它们适应于诸如混合器和检测器等的高速电路和射频(RF)装置。另外，肖特基二极管可在高电压应用中使用。对于在高电压应用中使用，肖特基二极管制造商设法提供具有高性能的装置，以减小功率损耗。制造商用来评估这种二极管性能的参数包括前向电流传导和反向电压截止特性。提供高前向电流传导和高截止电压的装置对于高电压、低损耗的应用是很理想的。成功制造这种装置的挑战包括用于制成该装置的材料的固有属性和可能存在于这些材料中的物理缺陷。碳化硅(SiC)因其高临界电场而成为用于高电压和低损耗功率的半导-->体装置的极具希望的材料。而且，使用SiC的肖特基势垒二极管(SBD)目前可商用。然而，这些装置与SiC的理想潜在性能相比具有较差的性能。更具体而言，目前可用的SiC-SBD没有完全实现SiC的潜在高性能(高电压、高电流量和低损耗)。另外，目前可用的SiC-SBD在高电压版的SiC外延层中呈现性能恶化的缺陷。
技术实现思路
因此，存在一种提供具有改进的前向电流传导和反向电压截止能力的肖特基二极管的方法的需求。本专利技术提供一种实现该需求的方法。公开一种钼肖特基接触，与钛和其它可能的肖特基接触材料相比，其改进前向电流传导和反向电压截止性能。另外，与使用钛(Ti)或镍(Ni)肖特基接触的SiC肖特基二极管相比，钼肖特基接触在高温下提供较大的装置操作稳定性，并允许较高的退火温度。另外，公开一种制造二极管的方法。该方法包括在碳化硅(SiC)的外延层上形成肖特基接触，以及使该肖特基接触在300℃至700℃范围内的温度下退火。该肖特基接触由钼(Mo)层形成。作为一种公开的制造二极管的方法的一部分，形成基底，在该基底上形成外延层，并且在该外延层的终端区域中形成边缘终端植入物。另外，在该外延层上形成肖特基接触，并且在超过600℃的温度下使该肖特基接触退火。下文中，在肖特基接触的上方形成铝(Al)接触层。肖特基接触由钼(Mo)层形成。还公开一种根据本文所述工艺制造的肖特基二极管。在一个实施例中，该肖特基二极管包括基底、位于该基底上方且与之相邻的外延层、在该外延层的终端区域中形成的场环，以及在该外延层上形成的肖特基接触。该肖特基接触由钼层形成。铝层被形成在该肖特基接触的上方。在一个实施例中，公开一种高温(>600℃)退火的钼(Mo)肖特基接触，其针对减小高电压SiC-SBD中的功率损耗具有极佳的性能(例如，肖-->特基势垒高度＝1.2-1.3eV，且理想因子<1.1)。肖特基势垒高度指示金属与半导体之间的界面处的电势差。该参数对于确定装置的前向电压和漏电流很重要。理想因子提供对界面质量的测量。一般而言，理想因子在1至2之间，在诸如本文所公开的钼肖特基接触之类的高质量界面中，该参数小于1.1。在一个实施例中，可在3英寸直径的4H-SiC硅片上制造电子功率装置，例如本文所公开的包括肖特基接触的4H-SiC结-势垒肖特基二极管。肖特基金属接触可通过喷镀获得，或者通过Ti、Mo和Ni的电子束和热蒸发变得更好。在一个实施例中，所公开的肖特基二极管在室温下和在77-400°K的范围内呈现高达1000V的截止电压。在一个实施例中，参照电流-电压和电容-电压测量评定肖特基二极管的特性。测量根据不同设计的肖特基势垒高度(SBH)、理想因子和反向漏电流，并且通过高分辨率扫描电子显微镜进行与失效装置的结构有关的形态学研究。在一个实施例中，以Mo作为肖特基势垒的肖特基势垒二极管呈现类似于通过标准Ti金属化获得的截止电压，但是具有较低的高度势垒值。较低的势垒值导致较佳性能的如图2A所示的前向传导以及如图2B所示的反向或截止电压。而且，结势垒肖特基二极管限制肖特基势垒上的电场强度，因而限制肖特基势垒降低和反向电流流动。在阅读以下示于附图中的优选实施例的详细描述之后，对本领域技术人员而言，本专利技术这些和其它优点无疑将变得显而易见。附图说明通过参照以下结合附图的描述，本专利技术及其进一步的优点可被最佳理解，在附图中：图1A为根据一个实施例制造的碳化硅(SiC)肖特基势垒二极管(SBD)的一部分的截面框图。图1B示出根据一个实施例制造的完整的SiC-SBD的截面图。-->图2A为示出根据一个实施例的具有钼(Mo)肖特基接触的肖特基二极管与具有钛(Ti)肖特基接触的肖特基二极管相比的前向传导特性的图。图2B为示出根据一个实施例的具有Mo肖特基接触的肖特基二极管与具有Ti肖特基接触的肖特基二极管相比的反向偏压特性的图。图3为根据一个实施例的用于制造SiC肖特基二极管的示例性工艺中执行的步骤的流程图。应该注意的是，附图中相同的附图标记表示相同的元件。具体实施方式现在将详细参照如附图中所示的本专利技术的各种实施例对本专利技术进行描述。在以下描述中，特定细节被阐释以提供对本专利技术的全面理解。然而，对本领域技术人员而言显而易见的是，在实施本专利技术时可不必使用本文所阐释的某些实施细节。还应理解的是，为了不会不必要地使本专利技术变得隐晦，众所周知的操作没有被详细描述。根据本专利技术一个实施例的用于SiC肖特基二极管的钼势垒金属和制造工艺图1A示出根据本专利技术一个实施例制造的碳化硅(SiC)肖特基势垒二极管(SBD)100的截面。在一个实施例中，使用相对于钛(Ti)和其它材料而言在前向电流传导和反向电压截止性能方面提供改进的钼(Mo)肖特基接触。另外，与使用钛(Ti)或镍(Ni)肖特基接触的SiC肖特基二极管相比，Mo肖特基接触在高温下提供更大的操作稳定性，并允许更高的退火温度。在图1A的实施例中，SiC-SBD100包括碳化硅(SiC)基底10、SiC外延层11、边缘终端植入物(edge termination implant)12、钝化层13、钼(Mo)接触14、欧姆接触15和后侧欧姆接触16。在一个实施例中，钝化层13可由二氧化硅(SiO2)形成，欧姆接触15可由铝(Al)形成，后侧欧姆接触16可由镍(Ni)形成。在其它实施例中，除了本文所述的材料之外的材料-->可用于形成SiC SBD 100的一种或多种结构。参照图1A，高质量SiC外延沉积层(例如，SiC外延层11)被形成在SiC基底10上，边缘终端扩散被用于在SiC外延层11中形成边缘终端植入物12(例如，场环(field ring))。在一个实施例中，边缘终端植入物12的部分被钝化层13覆盖。在一个实施例中，Mo接触14在高温下形成，并被欧姆接触15接触。后侧欧姆本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制造二极管的方法，所述方法包括：　在碳化硅（ＳｉＣ）的外延层上形成肖特基接触，其中所述肖特基接触包括钼（Ｍｏ）层；以及　使所述肖特基接触在３００℃至７００℃范围内的温度下退火。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2006-7-31 60/820,8071、一种用于制造二极管的方法，所述方法包括：在碳化硅(SiC)的外延层上形成肖特基接触，其中所述肖特基接触包括钼(Mo)层；以及使所述肖特基接触在300℃至700℃范围内的温度下退火。2、如权利要求1所述的方法，其中所述形成由Mo构成的肖特基接触使所述二极管在较小的前向电压被施加的情况下，比具有包括钛(Ti)的肖特基接触的类似二极管具有更大的前向电流传导。3、如权利要求1所述的方法，进一步包括在所述钼层的上方形成欧姆接触，其中用于形成所述欧姆接触的材料选自由铝(Al)、镍(Ni)、钛(Ti)、钨(W)、铜(Cu)和金(Au)构成的组。4、如权利要求1所述的方法，进一步包括在所述SiC的外延层中形成硼终端植入物。5、如权利要求1所述的方法，进一步包括在所述SiC的外延层中形成后侧磷终端植入物。6、如权利要求4所述的方法，其中所述硼终端植入物是使用高温快速热退火(HTRTA)在超过1550℃的温度下形成的。7、如权利要求1所述的方法，其中所述钼(Mo)层具有在500埃与2000埃之间的厚度。8、如权利要求3所述的方法，其中所述欧姆接触是使用引线结合工艺形成的，并且包括在钼势垒金属的上方形成的铝顶层，所述钼势垒金属和所述铝顶层在所述肖特基接触退火步骤期间被使用300-700℃范围内的温度一起退火。9、一种用于制造二极管的方法，所述方法包括：形成基底；在所述基底上形成外延层；在所述外延层的边缘终端区域中形成边缘终端植入物；在所述外延层上形成肖特基接触，其中所述肖特基接触包括钼(Mo)层；使所述肖特基接触在300℃至700℃范围内的温度下退火；在所述肖特基接触的上方形成欧姆接触层；以及在所述基底的后侧形成后侧欧姆接触。10、如权利要求9所述的方法，其中所述形成由Mo构成的肖特基接触使所述二极管在较小的前向电压被施加的情况下，比具有包括钛(Ti)的肖特基接触的类似二极管具有更大的前向电流传导。11、如权利要求9所述的方法，其中用于形成所述欧姆接触的材料选自由铝(Al)、镍(Ni)、钛(Ti)、钨(W)、铜...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔瓦尼里基耶里，
申请(专利权)人：威世硅尼克斯，
类型：发明
国别省市：US[美国]