[發明專利]一種碳化硅肖特基二極管及其制造方法

在審

• 申請號: 201710980467.0
• 申請日: 2017-10-19
• 公開（公告）號: CN109686797A
• 公開（公告）日: 2019-04-26
• 發明（設計）人: 李誠瞻;吳煜東;戴小平;史晶晶;王弋宇
• 申請（專利權）人: 株洲中車時代電氣股份有限公司
• 主分類號: H01L29/872
• 分類號: H01L29/872;H01L29/24;H01L29/47
• 代理公司: 北京聿宏知識產權代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;張杰

本發明公開了一種碳化硅肖特基二極管及其制造方法。所述碳化硅肖特基二極管包括復合肖特基接觸結構，所述復合肖特基接觸結構包括碳化硅外延層、肖特基金屬層以及設置在所述碳化硅外延層與肖特基金屬層之間的石墨烯層，所述石墨烯層用以阻擋所述碳化硅外延層的碳化硅原子和所述肖特基金屬層的金屬原子之間互相滲透，從而減小所述復合肖特基接觸結構的漏電流。

技術領域

本發明涉及半導體器件技術領域，尤其涉及一種碳化硅肖特基二極管及其制造方法。

背景技術

碳化硅具有禁帶寬度大、擊穿電場高、飽和電子漂移速率高、熱導率高、化學性質穩定等特點，使碳化硅基功率器件在高壓、高溫、高頻、大功率、強輻射等方面都有極大的應用前景。碳化硅肖特基二極管，包括碳化硅結型勢壘肖特基二極管、碳化硅混合PiN-肖特基結二極管等，具有高關斷電壓、響應速度快、低開關損耗等特點，成為目前技術成熟度最好的碳化硅功率器件。

肖特基結是碳化硅肖特基二極管的核心部分，目前肖特基結由鎳等金屬與碳化硅半導體材料直接接觸形成，在500℃左右高溫下進行肖特基接觸退火，使得鎳等金屬原子與碳化硅原子互相滲透混合，形成較大的肖特基接觸電阻和較大的高壓漏電通道，從而導致碳化硅肖特基二極管的漏電流增大。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種碳化硅肖特基二極管及其制造方法。

根據本發明的一個方面，提供了一種碳化硅肖特基二極管，包括復合肖特基接觸結構，所述復合肖特基接觸結構包括碳化硅外延層、肖特基金屬層以及設置在所述碳化硅外延層與肖特基金屬層之間的石墨烯層，所述石墨烯層用以阻擋所述碳化硅外延層的碳化硅原子和所述肖特基金屬層的金屬原子之間互相滲透，從而減小所述復合肖特基接觸結構的漏電流。

在一個實施例中，所述石墨烯層的厚度為1個原子層的厚度或2個原子層的厚度。

在一個實施例中，所述石墨烯層的厚度為5至15埃米。

根據本發明的另一個方面，提供了一種碳化硅肖特基二極管的制造方法，包括以下步驟：

在碳化硅襯底層的第一表面形成碳化硅外延層；

對所述碳化硅外延層的終端區域注入離子；

進行激活退火，以使注入的離子替位到所述碳化硅外延層的終端區域的晶格點上形成終端；

在所述碳化硅外延層的有源區上形成一層石墨烯層；

在所述石墨烯層上濺射一層肖特基金屬層；

進行肖特基接觸退火，以形成肖特基接觸；

其中，所述石墨烯層用于在進行肖特基接觸退火時阻擋所述碳化硅外延層的碳化硅原子和所述肖特基金屬層的金屬原子之間互相滲透。

在一個實施例中，所述石墨烯層的厚度為1個原子層的厚度或2個原子層的厚度。

在一個實施例中，所述石墨烯層的厚度為5至15埃米。

在一個實施例中，在形成所述石墨烯層之后和濺射所述肖特基金屬層之前，還包括以下步驟：

在所述碳化硅襯底層的第二表面形成一層歐姆接觸金屬層；

進行歐姆接觸退火，以在所述碳化硅襯底層和所述歐姆接觸金屬層之間形成歐姆接觸。

在一個實施例中，所述肖特基金屬層的厚度大于或等于100納米。

在一個實施例中，還包括以下步驟：

在所述肖特基金屬層上再沉積一層金屬層，以增加厚度。

在一個實施例中，還包括以下步驟：