[發(fā)明專利]基于外延工藝的溝槽式浮動結(jié)碳化硅SBD器件及其制造方法

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• 申請日: 2014-04-21
• 公開（公告）號: CN104078515A
• 公開（公告）日: 2014-10-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋慶文;楊帥;湯曉燕;張藝蒙;賈仁需;張玉明;王悅湖
• 申請（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號: H01L29/872
• 分類號: H01L29/872;H01L29/06;H01L21/329;H01L21/265
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于外延工藝的溝槽式浮動結(jié)碳化硅SBD器件，其特征在于，其包括金屬、SiO₂隔離介質(zhì)、溝槽、一次N-外延層、二次P+外延層、三次N^-外延層、N⁺襯底區(qū)、歐姆接觸區(qū)，其中，

所述溝槽與二次P+外延層上下對齊，形狀相同，或者與非二次P+外延層區(qū)上下對齊，形狀相同。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于外延工藝的溝槽式浮動結(jié)碳化硅SBD器件，其特征在于，所述溝槽與此溝槽下方的二次P+外延層形狀相同，面積相等，邊緣對齊，或者每個(gè)溝槽與此溝槽下方的非二次P+外延層區(qū)的形狀相同，面積相等，邊緣對齊。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于外延工藝的溝槽式浮動結(jié)碳化硅SBD器件，其特征在于，所述溝槽的深度為1～3μm，位于金屬1下方，三次N^-外延層的表面。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于外延工藝的溝槽式浮動結(jié)碳化硅SBD器件，其特征在于，所述一次N^-外延層位于N⁺襯底之上，厚度為5～15μm，其中氮離子的摻雜濃度為摻雜濃度為1x10¹⁵cm^-3～1x10¹⁶cm^-3。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于外延工藝的溝槽式浮動結(jié)碳化硅SBD器件，其特征在于，所述二次P+外延層位于一次N^-外延層表面，其鋁離子的摻雜濃度為1x10¹⁷cm^-3～1x10¹⁹cm^-3，厚度為0.5μm；三次N^-外延層位于二次P+外延層上方，厚度是5～15μm，其中氮離子的摻雜濃度為摻雜濃度為1x10¹⁵cm^-3～1x10¹⁶cm^-3；經(jīng)過三次外延生長后外延層的總厚度為20μm。

6.一種基于外延工藝的溝槽式浮動結(jié)碳化硅SBD器件的制造方法，其特征在于，該具體過程為：

步驟a，在N⁺碳化硅襯底上樣片外延生長一次N^-外延層，外延層厚度為5～15μm，，氮離子摻雜濃度為1x10¹⁵cm^-3～1x10¹⁶cm^-3；

步驟b，在一次N^-外延層上生長二次P+外延層，形成所述的二次P+外延層，摻雜濃度為1x10¹⁷cm^-3～1x10¹⁹cm^-3，二次P+外延層的厚度為0.5μm；

步驟c，以Ni作為掩膜，對SiC樣片正面進(jìn)行ICP刻蝕，形成溝槽。ICP刻蝕在SF₆和O₂氣氛中進(jìn)行，溝槽的刻蝕深度為0.7～1μm；

步驟d，在二次P+外延層上外延生長三次N^-外延層，外延層厚度為5～15μm，，氮離子摻雜濃度為1x10¹⁵cm^-3～1x10¹⁶cm^-3；

步驟e，采用干氧氧化和濕氧氧化結(jié)合的工藝，在SiC樣片正面形成厚度為200nm的SiO₂隔離介質(zhì)；

步驟f，在SiC樣片的背面淀積300nm/100nm的Al/Ti合金，在1050℃下氮?dú)鈿夥罩袑iC樣片進(jìn)行退火3min；

步驟g，以光刻膠作為掩膜，對SiO₂進(jìn)行選擇性刻蝕，形成肖特基接觸窗口；刻蝕為RIE刻蝕，反應(yīng)氣體為CHF₃；

步驟h，以Ni作為掩膜，對SiC樣片正面進(jìn)行ICP刻蝕，形成溝槽。ICP刻蝕在SF₆和O₂氣氛中進(jìn)行，溝槽的刻蝕深度為1～3μm；

步驟i，在SiC樣片淀積厚度為分別為1nm/200nm/1000nm的金屬Ti/Ni/Al，正面涂膠、光刻后形成肖特基接觸；

步驟j，對SiC樣片正面進(jìn)行PI膠鈍化。