[发明专利]一种碳化硅肖特基二极管及其制造方法

说明书

本发明公开了一种碳化硅肖特基二极管及其制造方法。所述碳化硅肖特基二极管包括复合肖特基接触结构，所述复合肖特基接触结构包括碳化硅外延层、肖特基金属层以及设置在所述碳化硅外延层与肖特基金属层之间的石墨烯层，所述石墨烯层用以阻挡所述碳化硅外延层的碳化硅原子和所述肖特基金属层的金属原子之间互相渗透，从而减小所述复合肖特基接触结构的漏电流。

技术领域

本发明涉及半导体器件技术领域，尤其涉及一种碳化硅肖特基二极管及其制造方法。

背景技术

碳化硅具有禁带宽度大、击穿电场高、饱和电子漂移速率高、热导率高、化学性质稳定等特点，使碳化硅基功率器件在高压、高温、高频、大功率、强辐射等方面都有极大的应用前景。碳化硅肖特基二极管，包括碳化硅结型势垒肖特基二极管、碳化硅混合PiN-肖特基结二极管等，具有高关断电压、响应速度快、低开关损耗等特点，成为目前技术成熟度最好的碳化硅功率器件。

肖特基结是碳化硅肖特基二极管的核心部分，目前肖特基结由镍等金属与碳化硅半导体材料直接接触形成，在500℃左右高温下进行肖特基接触退火，使得镍等金属原子与碳化硅原子互相渗透混合，形成较大的肖特基接触电阻和较大的高压漏电通道，从而导致碳化硅肖特基二极管的漏电流增大。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种碳化硅肖特基二极管及其制造方法。

根据本发明的一个方面，提供了一种碳化硅肖特基二极管，包括复合肖特基接触结构，所述复合肖特基接触结构包括碳化硅外延层、肖特基金属层以及设置在所述碳化硅外延层与肖特基金属层之间的石墨烯层，所述石墨烯层用以阻挡所述碳化硅外延层的碳化硅原子和所述肖特基金属层的金属原子之间互相渗透，从而减小所述复合肖特基接触结构的漏电流。

在一个实施例中，所述石墨烯层的厚度为1个原子层的厚度或2个原子层的厚度。

在一个实施例中，所述石墨烯层的厚度为5至15埃米。

根据本发明的另一个方面，提供了一种碳化硅肖特基二极管的制造方法，包括以下步骤：

在碳化硅衬底层的第一表面形成碳化硅外延层；

对所述碳化硅外延层的终端区域注入离子；

进行激活退火，以使注入的离子替位到所述碳化硅外延层的终端区域的晶格点上形成终端；

在所述碳化硅外延层的有源区上形成一层石墨烯层；

在所述石墨烯层上溅射一层肖特基金属层；

进行肖特基接触退火，以形成肖特基接触；

其中，所述石墨烯层用于在进行肖特基接触退火时阻挡所述碳化硅外延层的碳化硅原子和所述肖特基金属层的金属原子之间互相渗透。

在一个实施例中，所述石墨烯层的厚度为1个原子层的厚度或2个原子层的厚度。

在一个实施例中，所述石墨烯层的厚度为5至15埃米。

在一个实施例中，在形成所述石墨烯层之后和溅射所述肖特基金属层之前，还包括以下步骤：

在所述碳化硅衬底层的第二表面形成一层欧姆接触金属层；

进行欧姆接触退火，以在所述碳化硅衬底层和所述欧姆接触金属层之间形成欧姆接触。

在一个实施例中，所述肖特基金属层的厚度大于或等于100纳米。

在一个实施例中，还包括以下步骤：

在所述肖特基金属层上再沉积一层金属层，以增加厚度。

在一个实施例中，还包括以下步骤：