[發(fā)明專利]SiC肖特基二極管及其制作方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110380007.7
• 申請(qǐng)日: 2011-11-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102376779A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-03-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 白云;申華軍;湯益丹;李博;周靜濤;楊成樾;劉煥明;劉新宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院微電子研究所
• 主分類號(hào): H01L29/872
• 分類號(hào): H01L29/872;H01L29/47;H01L21/04
• 代理公司: 北京市德權(quán)律師事務(wù)所 11302
• 代理人: 劉麗君

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種具有浮空金屬環(huán)輔助結(jié)終端延伸結(jié)構(gòu)的SiC肖特基二極管及其制作方法。

背景技術(shù)

以碳化硅(SiC)、氮化鎵(GaN)等為代表的第三代半導(dǎo)體材料，具有較寬的禁帶寬度，高的擊穿電場(chǎng)、高的熱導(dǎo)率、高的電子飽和速率等優(yōu)點(diǎn)。利用SiC材料制備的電力電子器件具有更高的耐壓容量、電流密度和工作頻率，可在高頻、高溫環(huán)境中工作，能夠減小或省去冷卻裝置、精簡(jiǎn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，可靠性高，適合苛刻的工作環(huán)境等等。因此，基于SiC材料的新一代寬禁帶半導(dǎo)體的電力電子器件已成為電力電子技術(shù)最為重要的發(fā)展方向，具有非常廣泛的軍用和民用前景。

在這些電力電子系統(tǒng)中，電力電子器件的特性對(duì)系統(tǒng)性能的實(shí)現(xiàn)和改善起著至關(guān)重要的作用。由于器件的擊穿電壓在很大程度上取決于結(jié)曲率引起的邊緣強(qiáng)電場(chǎng)，因此為了獲得良好阻斷能力的電力電子器件，降低結(jié)邊緣電場(chǎng)，提高器件的實(shí)際擊穿電場(chǎng)，各種結(jié)終端技術(shù)在電力電子器件中得到了廣泛的應(yīng)用。主要包括場(chǎng)板(FP)、場(chǎng)限環(huán)(FLR)、結(jié)終端延伸(JTE)等結(jié)構(gòu)。

其中，結(jié)終端延伸結(jié)構(gòu)在SiC電力電子器件的制備中具有非常廣泛的應(yīng)用，主要包括單區(qū)結(jié)終端延伸和多區(qū)結(jié)終端延伸等結(jié)構(gòu)。在單區(qū)結(jié)終端延伸的應(yīng)用中，器件的擊穿電壓對(duì)JTE區(qū)的載流子濃度非常敏感，即JTE區(qū)域的濃度對(duì)器件的阻斷能力具有重要影響作用。已有研究表明，對(duì)于某一摻雜濃度的SiC漂移區(qū)，存在一個(gè)優(yōu)值的JTE區(qū)域濃度。在低于優(yōu)值JTE濃度范圍內(nèi)，隨著JTE濃度的下降，器件的擊穿電壓會(huì)逐漸下降；而在高于優(yōu)值JTE濃度范圍內(nèi)，器件的擊穿電壓會(huì)隨JTE濃度的增加而快速下降。在SiC電力電子器件的制備中，一般使用N^-型層為漂移層，通過(guò)Al離子注入的方式形成P-型SiC作為JTE區(qū)域。在制備具有JTE終端的SiC電力電子器件時(shí)，考慮到SiC中Al離子的不完全離化現(xiàn)象、注入的Al離子的擴(kuò)散現(xiàn)象、及摻雜的不均勻性等因素，JTE的有效濃度通常會(huì)低于JTE的優(yōu)值濃度，這就會(huì)降低器件的擊穿電壓。有研究人員提出了P+場(chǎng)限環(huán)輔助P--JTE的方法來(lái)降低器件的擊穿電壓對(duì)JTE濃度的敏感性，該方法雖然有利于提高器件的擊穿電壓，但在制備SiC肖特基二極管時(shí)，為了獲得P+場(chǎng)限環(huán)，需要在工藝中增加一次高劑量Al離子的注入工藝，這增加了工藝的復(fù)雜度和成本。另外，通過(guò)多區(qū)結(jié)終端延伸技術(shù)可以降低器件擊穿電壓對(duì)JTE濃度的敏感性，但在器件制備過(guò)程中，同樣需要兩次及以上的不同劑量的Al離子注入來(lái)形成多個(gè)結(jié)終端延伸區(qū)域，這也增加了工藝的復(fù)雜度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種在使單區(qū)JTE的有效濃度低于優(yōu)值濃度時(shí)，降低器件的擊穿電壓對(duì)JTE濃度的敏感程度的具有浮空金屬環(huán)輔助結(jié)終端延伸結(jié)構(gòu)的SiC肖特基二極管及其制作方法。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種SiC肖特基二極管，包括N⁺-SiC襯底和N^--SiC外延層，所述N⁺-SiC襯底背面設(shè)有N型歐姆接觸，所述N^--SiC外延層有肖特基接觸；所述肖特基接觸的邊緣處設(shè)有一個(gè)P^--SiC區(qū)域環(huán)，作為該二極管器件的結(jié)終端延伸結(jié)構(gòu)；在所述P^--SiC的JTE區(qū)域環(huán)上設(shè)有n個(gè)肖特基金屬環(huán)，n≥2；各肖特基金屬環(huán)間設(shè)有SiO₂鈍化層。

本發(fā)明還提供一種SiC肖特基二極管的制作方法，包括如下步驟：

在N⁺-SiC襯底上生長(zhǎng)N^--SiC外延層；

在N^--SiC外延層上制備P^--SiC?JTE區(qū)；

形成N⁺-SiC的歐姆接觸；

通過(guò)PECVD的方法，在已制備P^--SiC?JTE區(qū)的N^--SiC外延層上淀積鈍化層SiO₂；

在SiO₂上旋涂光刻膠后，通過(guò)光刻形成肖特基接觸和浮空金屬環(huán)圖案，腐蝕SiO₂開(kāi)孔后，再采用電子束沉積生長(zhǎng)Ni金屬，從而在N^--SiC和P^--SiC上同時(shí)分別形成肖特基接觸和浮空金屬環(huán)；

利用PECVD的方法，對(duì)二極管表面進(jìn)行鈍化層的加厚，通過(guò)光刻、腐蝕SiO₂開(kāi)孔，加厚肖特基電極。

本發(fā)明具有以下有益效果：