[發明專利]一種低成本碳化硅肖特基二極管芯片及其制備方法

在審

• 申請號: 201810915793.8
• 申請日: 2018-08-13
• 公開（公告）號: CN109004023A
• 公開（公告）日: 2018-12-14
• 發明（設計）人: 李東華;楊曉亮;宋迎新;單維剛
• 申請（專利權）人: 濟南晶恒電子有限責任公司
• 主分類號: H01L29/16
• 分類號: H01L29/16;H01L21/329;H01L29/872
• 代理公司: 濟南誠智商標專利事務所有限公司 37105
• 代理人: 楊先凱

本申請提供了一種低成本碳化硅肖特基二極管芯片，包括背面層狀金屬電極、正面層狀金屬電極、襯底、外延層一、P型保護環、肖特基金屬層、環狀鈍化層以及環狀聚酰亞胺膜；本申請還提供了一種低成本碳化硅肖特基二極管芯片的制備方法；通過先在襯底上生長一層N型碳化硅材料的外延層一，然后在外延層一上再生長一層P型碳化硅材料的外延層二，然后將外延層二的未被光刻膠環所覆蓋的部分全部給刻蝕除去，僅留下被光刻膠環覆蓋的部分，然后去除光刻膠環，完成后制得P型保護環；從而實現了在不使用成本高的高能離子注入和高溫激活退火的情況下制得了P型保護環，具有操作簡單，生產效率高，可靠性好，成本低。

技術領域

本發明涉及半導體芯片技術領域，尤其是涉及一種低成本碳化硅肖特基二極管芯片及其制備方法。

背景技術

碳化硅肖特基二極管作為高壓電力電子器件，由于其反向恢復時間短，耐高壓，能工作于高溫條件下，使其廣泛應用于充電樁，光伏電站、汽車電子等電路中。

由于碳化硅材料的限制，導致其雜質摻雜無法采用熱擴散的方式進行，常規工藝必須使用離子注入工藝進行摻雜。所以目前碳化硅肖特基二極管芯片的制造方法為采用離子注入工藝在N型材料中注入P型雜質后，然后采用高溫激活退火形成P型區域的保護環結構。這種工藝需要使用高能離子注入技術和高于1700℃的高溫激活退火技術，成本高，工藝難度大，并且離子注入后形成的注入損傷造成器件可靠性低。上述問題造成目前碳化硅芯片價格高，應用不夠廣泛。

因此，如何提供一種不使用離子注入和高溫激活退火工藝，且生產制造工藝較簡單，成本較低，便于大批量生產的碳化硅肖特基二極管芯片是本領域技術人員亟需解決的技術問題。

發明內容

本發明實施例的目的在于提供一種低成本碳化硅肖特基二極管芯片。本發明實施例的另外一個目的是提供一種低成本碳化硅肖特基二極管芯片的制備方法。

為解決上述的技術問題，本發明提供的技術方案為：

一種低成本碳化硅肖特基二極管芯片，包括背面層狀金屬電極、正面層狀金屬電極、襯底、外延層一、P型保護環、肖特基金屬層、環狀鈍化層以及環狀聚酰亞胺膜；

所述背面層狀金屬電極、襯底以及外延層一從下往上依次疊加，所述襯底的上表面上設置有外延層一，所述襯底的下表面上淀積設置有所述背面層狀金屬電極；

所述P型保護環設置在所述外延層一的上表面上，所述P型保護環位于所述外延層一的外部；

所述外延層一的且位于所述P型保護環的環內的上表面上淀積設置有所述肖特基金屬層，所述肖特基金屬層與所述P型保護環的內側向環面接觸；

所述環狀鈍化層設置在所述外延層一的上表面上且所述環狀鈍化層的下環狀表面的內圈遮蓋所述P型保護環的上環狀表面的外圈；

所述正面層狀金屬電極覆蓋著所述肖特基金屬層的上表面以及所述P型保護環的上環狀表面的內圈；

所述環狀聚酰亞胺膜覆蓋著所述正面層狀金屬電極與所述鈍化層的對接縫處。

優選的，所述正面層狀金屬電極為Al金屬層或Au金屬層。

優選的，所述背面層狀金屬電極包括從上到下依次疊加的歐姆接觸層、Ni金屬層與Ag金屬層，所述歐姆接觸層為金屬鎳層，厚度為200nm到300nm。

優選的，所述環狀鈍化層為二氧化硅層、氮化硅層或二氧化硅與氮化硅的混合物層。

優選的，所述肖特基金屬層為肖特基金屬鉬層。

一種上述的一種低成本碳化硅肖特基二極管芯片的制備方法，包括以下步驟：