[发明专利]基于外延工艺的沟槽式浮动结碳化硅SBD器件及其制造方法

权利要求书

1.一种基于外延工艺的沟槽式浮动结碳化硅SBD器件，其特征在于，其包括金属、SiO₂隔离介质、沟槽、一次N-外延层、二次P+外延层、三次N^-外延层、N⁺衬底区、欧姆接触区，其中，

所述沟槽与二次P+外延层上下对齐，形状相同，或者与非二次P+外延层区上下对齐，形状相同。

2.根据权利要求1所述的基于外延工艺的沟槽式浮动结碳化硅SBD器件，其特征在于，所述沟槽与此沟槽下方的二次P+外延层形状相同，面积相等，边缘对齐，或者每个沟槽与此沟槽下方的非二次P+外延层区的形状相同，面积相等，边缘对齐。

3.根据权利要求1或2所述的基于外延工艺的沟槽式浮动结碳化硅SBD器件，其特征在于，所述沟槽的深度为1～3μm，位于金属1下方，三次N^-外延层的表面。

4.根据权利要求3所述的基于外延工艺的沟槽式浮动结碳化硅SBD器件，其特征在于，所述一次N^-外延层位于N⁺衬底之上，厚度为5～15μm，其中氮离子的掺杂浓度为掺杂浓度为1x10¹⁵cm^-3～1x10¹⁶cm^-3。

5.根据权利要求3所述的基于外延工艺的沟槽式浮动结碳化硅SBD器件，其特征在于，所述二次P+外延层位于一次N^-外延层表面，其铝离子的掺杂浓度为1x10¹⁷cm^-3～1x10¹⁹cm^-3，厚度为0.5μm；三次N^-外延层位于二次P+外延层上方，厚度是5～15μm，其中氮离子的掺杂浓度为掺杂浓度为1x10¹⁵cm^-3～1x10¹⁶cm^-3；经过三次外延生长后外延层的总厚度为20μm。

6.一种基于外延工艺的沟槽式浮动结碳化硅SBD器件的制造方法，其特征在于，该具体过程为：

步骤a，在N⁺碳化硅衬底上样片外延生长一次N^-外延层，外延层厚度为5～15μm，，氮离子掺杂浓度为1x10¹⁵cm^-3～1x10¹⁶cm^-3；

步骤b，在一次N^-外延层上生长二次P+外延层，形成所述的二次P+外延层，掺杂浓度为1x10¹⁷cm^-3～1x10¹⁹cm^-3，二次P+外延层的厚度为0.5μm；

步骤c，以Ni作为掩膜，对SiC样片正面进行ICP刻蚀，形成沟槽。ICP刻蚀在SF₆和O₂气氛中进行，沟槽的刻蚀深度为0.7～1μm；

步骤d，在二次P+外延层上外延生长三次N^-外延层，外延层厚度为5～15μm，，氮离子掺杂浓度为1x10¹⁵cm^-3～1x10¹⁶cm^-3；

步骤e，采用干氧氧化和湿氧氧化结合的工艺，在SiC样片正面形成厚度为200nm的SiO₂隔离介质；

步骤f，在SiC样片的背面淀积300nm/100nm的Al/Ti合金，在1050℃下氮气气氛中对SiC样片进行退火3min；

步骤g，以光刻胶作为掩膜，对SiO₂进行选择性刻蚀，形成肖特基接触窗口；刻蚀为RIE刻蚀，反应气体为CHF₃；

步骤h，以Ni作为掩膜，对SiC样片正面进行ICP刻蚀，形成沟槽。ICP刻蚀在SF₆和O₂气氛中进行，沟槽的刻蚀深度为1～3μm；

步骤i，在SiC样片淀积厚度为分别为1nm/200nm/1000nm的金属Ti/Ni/Al，正面涂胶、光刻后形成肖特基接触；

步骤j，对SiC样片正面进行PI胶钝化。