[發明專利]超級結的制造方法及其超級結肖特基二極管

在審

• 申請號: 202010150476.9
• 申請日: 2020-03-06
• 公開（公告）號: CN111326567A
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發明（設計）人: 陳偉;仲雪倩;黃海濤;張永熙
• 申請（專利權）人: 上海瞻芯電子科技有限公司
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/872;H01L29/16
• 代理公司: 上海華誠知識產權代理有限公司 31300
• 代理人: 肖華

本申請涉及半導體領域，公開了一種超級結的制造方法及其超級結肖特基二極管。本申請中超級結的制造方法包括：通過外延生長工藝在寬禁帶半導體襯底表面上形成外延層；將第一摻雜離子沿寬禁帶半導體的預設晶向注入外延層的至少一部分區域，形成第一導電類型區；將第二摻雜離子沿寬禁帶半導體的預設晶向注入第一導電類型區的至少一部分區域，形成第二導電類型區，其中，第二摻雜離子與第一摻雜離子的導電類型不同；預設晶向為使得摻雜離子沿預設晶向注入會發生溝道效應的晶向。

技術領域

本申請涉及半導體領域，特別涉及一種超級結的制造方法及其超級結肖特基二極管。

背景技術

寬禁帶功率半導體器件因為其更大的禁帶寬度、更高的臨界擊穿場強、更強的熱導率等優異性能，被日益廣泛應用到各類電源系統內。但是隨著常規碳化硅功率器件(尤其是碳化硅二極管)技術上的逐步成熟，高成本已經成為其進一步擴大應用規模的障礙。降低成本的關鍵路徑之一在于不斷降低特征導通電阻，從而提升單位面積通流能力，最終減小芯片面積。而超級結技術是實現上述路徑的最有效手段。但是眾所周知，在碳化硅材料中制造超級結結構具有相當大的技術難度。廣泛應用于硅基超結器件的多次外延技術、溝槽刻蝕加外延回填技術等，都因為制程成本高、工藝控制困難等原因，難以直接應用于碳化硅超級結器件的制備。

發明內容

為了解決現有技術中的上述問題，本發明提出了一種超級結的制造方法及其超級結肖特基二極管。該制造方法能夠大幅度降低寬禁帶半導體超級結功率半導體器件的制備難度，并且工藝一致性優，制造成本降低。

第一方面，本申請實施例提供了一種超級結的制造方法，所述方法包括；

通過外延生長工藝在寬禁帶半導體襯底表面上形成外延層；

將第一摻雜離子沿所述寬禁帶半導體的預設晶向注入所述外延層的至少一部分區域，形成第一導電類型區；

將第二摻雜離子沿所述寬禁帶半導體的所述預設晶向注入所述第一導電類型區的至少一部分區域，形成第二導電類型區，其中，所述第二摻雜離子與所述第一摻雜離子的導電類型不同；

所述預設晶向為使得摻雜離子沿所述預設晶向注入會發生溝道效應的晶向。

在上述第一方面的一種可能實現中，所述寬禁帶半導體為碳化硅，所述寬禁帶半導體的預設晶向為所述碳化硅的C軸方向。

在上述第一方面的一種可能實現中，所述碳化硅包括4H-SiC或6H-SiC。

在上述第一方面的一種可能實現中，所述將第一摻雜離子沿所述寬禁帶半導體的晶向注入所述外延層的至少一部分區域，包括：

將所述第一摻雜離子分別以第一濃度、第一能量及第二濃度、第二能量沿所述寬禁帶半導體的晶向注入所述外延層的至少一部分區域。

在上述第一方面的一種可能實現中，所述第一濃度為1E13至3E14原子數每平方厘米，所述第一能量為500kev至2000kev；第二濃度為1E12至5E13原子數每平方厘米，所述第二能量為50kev至300kev。

在上述第一方面的一種可能實現中，將第二摻雜離子沿所述寬禁帶半導體的晶向注入所述第一導電類型區的至少一部分區域，包括：

將所述第二摻雜離子分別以第三濃度、第三能量及第四濃度、第四能量沿所述寬禁帶半導體的晶向注入所述外延層的至少一部分區域。

在上述第一方面的一種可能實現中，所述第三濃度為5E13至3E14原子數每平方厘米，所述第三能量為500kev至2000kev；第四濃度為5E12至5E13原子數每平方厘米，所述第四能量為50kev至300kev。

在上述第一方面的一種可能實現中，所述第一摻雜離子包括氮離子或磷離子。