[發(fā)明專利]階梯型溝槽碳化硅JBS兩級(jí)管器件結(jié)構(gòu)及其制造方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010644865.7
• 申請(qǐng)日: 2020-07-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111668290A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-09-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳彥豪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘇州鳳凰芯電子科技有限公司
• 主分類號(hào): H01L29/06
• 分類號(hào): H01L29/06;H01L29/417;H01L29/47;H01L29/872;H01L21/28;H01L21/04;H01L21/329
• 代理公司: 無(wú)錫市大為專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32104
• 代理人: 曹祖良;涂三民

1.一種階梯型溝槽碳化硅JBS兩級(jí)管器件結(jié)構(gòu)，包括第一導(dǎo)電類型重?fù)诫s襯底（1）、第一導(dǎo)電類型碳化硅外延體區(qū)（2）、第二導(dǎo)電類型體區(qū)（3）、第二導(dǎo)電類型材料（4）、階梯型溝槽（5）、肖特基金屬（6）與歐姆金屬層（7）；

其特征是：此器件包括一個(gè)階梯型溝槽肖特基金屬層區(qū)，階梯型溝槽肖特基金屬區(qū)位于器件的中心區(qū)，階梯型溝槽肖特基金屬區(qū)包括半導(dǎo)體基板，半導(dǎo)體基板包括第一導(dǎo)電類型重?fù)诫s碳化硅襯底（1）及位于第一導(dǎo)電類型重?fù)诫s襯底（1）上的第一導(dǎo)電類型碳化硅外延體區(qū)（2），在所述第一導(dǎo)電類型碳化硅外延體區(qū)（2）的上表面開(kāi)設(shè)有多個(gè)階梯型溝槽（5），每個(gè)階梯型溝槽（5）至少具有三級(jí)，且在從下往上的方向上，階梯型溝槽（5）的寬度呈逐級(jí)增大設(shè)置，由肖特基金屬（6）填滿階梯型溝槽（5）并覆蓋第一導(dǎo)電類型碳化硅外延體區(qū)（2）的上表面，由肖特基金屬層（6）作為器件的陽(yáng)極；

所述階梯型溝槽（5）的外部經(jīng)由熱離子注入第二導(dǎo)電類型材料（4）形成的階梯型第二導(dǎo)電類型體區(qū)（3）所包圍；所述第一導(dǎo)電類型重?fù)诫s襯底（1）的下表面連接低接觸電阻的歐姆金屬層（7），由歐姆金屬層（7）作為器件的陰極。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的階梯型溝槽碳化硅JBS兩級(jí)管器件結(jié)構(gòu)，其特征是：所述階梯型溝槽（5）的每一級(jí)深度為0.3~1um。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的階梯型溝槽碳化硅JBS兩級(jí)管器件結(jié)構(gòu)，其特征是：在所述第一導(dǎo)電類型碳化硅外延體區(qū)（2）上方的肖特基金屬層（6）的厚度為 100–1000 ?。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的階梯型溝槽碳化硅JBS兩級(jí)管器件結(jié)構(gòu)，其特征是：所述第一導(dǎo)電類型重?fù)诫s襯底（1）與第一導(dǎo)電類型碳化硅外延體區(qū)（2）為N型導(dǎo)電，第二導(dǎo)電類型體區(qū)（3）與第二導(dǎo)電類型材料（4）為P型導(dǎo)電。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的階梯型溝槽碳化硅JBS兩級(jí)管器件結(jié)構(gòu)，其特征是：所述歐姆金屬層（7）的材質(zhì)為Ti/Ni/Ag合金或者Ti/Ni/Al合金。

6.一種階梯型溝槽碳化硅JBS兩級(jí)管器件結(jié)構(gòu)的制造方法包括以下步驟：

步驟一. 提供第一導(dǎo)電類型碳化硅重?fù)诫s襯底（1），在第一導(dǎo)電類型碳化硅重?fù)诫s襯底（1）的上表面生長(zhǎng)第一導(dǎo)電類型碳化硅外延體區(qū)（2），第一導(dǎo)電類型碳化硅外延體區(qū)（2）的上表面為第一主面，第一導(dǎo)電類型碳化硅重?fù)诫s襯底（1）的下表面為第二主面；

步驟二. 通過(guò)器件設(shè)計(jì)的圖形化光刻板的遮擋，對(duì)位于第一導(dǎo)電類型碳化硅外延體區(qū)（2）的第一主面，采用反應(yīng)離子蝕刻進(jìn)行第一次刻蝕，形成多個(gè)第一級(jí)溝槽；

步驟三. 通過(guò)器件設(shè)計(jì)的圖形化光刻板的遮擋，在每個(gè)第一級(jí)溝槽的底面采用反應(yīng)離子蝕刻進(jìn)行第二次刻蝕，形成第二級(jí)溝槽，且第二次刻蝕的寬度小于第一次刻蝕的寬度；

步驟四. 通過(guò)器件設(shè)計(jì)的圖形化光刻板的遮擋，在上一級(jí)溝槽的底面采用反應(yīng)離子蝕刻再進(jìn)行至少一次刻蝕，形成溝槽，且每次刻蝕的寬度均小于上一次刻蝕的寬度，從而形成階梯型溝槽（5）；

步驟五. 通過(guò)器件設(shè)計(jì)的圖形化光刻板的遮擋，在階梯型溝槽（5）的側(cè)壁外部以及底面下方的第一導(dǎo)電類型碳化硅外延體區(qū)（2）內(nèi)，利用高溫高能離子注入第二導(dǎo)電類型材料（4）形成包圍階梯型溝槽（5）的第二導(dǎo)電類型體區(qū)（3），注入結(jié)束后采用濕法腐蝕或是熱HF去掉表面氧化層，再采用熱氮?dú)馇宄砻鏆埩舻碾s質(zhì)；

步驟六. 在階梯型溝槽（5）的內(nèi)部和第一導(dǎo)電類型碳化硅外延體區(qū)（2）的上表面鍍上肖特基金屬（6），肖特基金屬（6）作為器件的陽(yáng)極；

步驟七. 在第一導(dǎo)電類型碳化硅重?fù)诫s襯底（1）的第二主面鍍上低電阻值的歐姆金屬層（7），歐姆金屬層（7）作為器件的陰極。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的階梯型溝槽碳化硅JBS兩級(jí)管器件結(jié)構(gòu)，其特征是：步驟五中，離子注入的角度為25~35°。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的階梯型溝槽碳化硅JBS兩級(jí)管器件結(jié)構(gòu)，其特征是：在步驟二、三和四中，每次刻蝕的深度均為0.3~1um。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的階梯型溝槽碳化硅JBS兩級(jí)管器件結(jié)構(gòu)，其特征是：所述肖特基金屬（6）的材質(zhì)為Ti或者Ni。