[发明专利]一种SiC肖特基二极管及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体领域。更具体地，涉及一种SiC肖特基二极管及其制作方法。

背景技术

碳化硅材料具有优良的物理和电学特性，以其宽的禁带宽度、高的热导率、大的饱和漂移速度和高的临界击穿电场等独特优点，成为制作大功率、高频、耐高温、抗辐射器件的理想半导体材料。碳化硅电力电子器件的击穿电压可达到硅器件的十倍，而导通电阻仅为硅器件的数十分之一，开关速度快，热导率高，电能转换损耗小，散热系统简单，最终使整个系统的体积和重量显著降低。用SiC材料制备的电力电子器件已成为目前半导体领域的热点器件和前沿研究领域之一，是电力电子技术最为重要的发展方向，在军事和民事领域具有重要的应用前景。

单纯的SiC肖特基二极管具有开关速度快和反向恢复时间短的优点，但是反向特性有一定的局限性，在高电压下肖特基势垒退化，反向漏电流大，无法实现高耐压器件。提高这种普通结构器件的击穿电压，一般是通过提高漂移区的电阻来实现的，但是这种技术只能将击穿电压提高到1000V以上。目前，业界提出了相应的终端结构，包括场板、场限环、结终端扩展等。但传统场板终端只能将击穿电压提高到1500V左右。

因此，需要提供一种新型SiC肖特基二极管及其制作方法，在提高器件的击穿电压的同时简化工艺流程，降低工艺难度和工艺成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种SiC肖特基二极管及其制作方法。

为达到上述目的，本发明提供了以下技术方案：

一种SiC肖特基二极管，包括：第一导电类型的SiC衬底；第一导电类型的SiC外延层，设置在衬底的第一表面上，并且外延层的掺杂浓度小于衬底的掺杂浓度；介质层，设置在外延层的远离衬底的表面上并在中间形成开口，自开口向两侧具有厚度逐渐增加的斜坡结构；第一电极层，设置在衬底的第二表面上；以及第二电极层，包括覆盖开口的肖特基接触区和延伸到介质层上的场板结构。

可选地，介质层由SiO₂材料构成。

可选地，第一导电类型为N型。

可选地，第一导电类型为P型。

一种如上的SiC肖特基二极管的制作方法，包括以下步骤：提供第一导电类型的SiC衬底；在衬底的第一表面上形成第一导电类型的SiC外延层，其中，外延层的掺杂浓度小于衬底的掺杂浓度；在外延层的远离衬底的表面上形成介质层，介质层中间形成有开口，自开口向两侧具有厚度逐渐增加的斜坡结构；在衬底的第二表面上形成第一电极层；以及形成第二电极层，第二电极层包括覆盖开口的肖特基接触区和延伸到介质层上的场板结构。

优选地，利用掩模版形成介质层，掩模版包括不透光区、完全透光区和渐变透光区，其中，在掩模版的中央位置为完全透光区，渐变透光区环绕完全透光区并被不透光区环绕，以及，其中，渐变透光区中包括多个透光点，在自完全透光区至不透光区的方向上，透光点的密度逐渐减小，使得自完全透光区至不透光区的方向，渐变透光区的透光度逐渐减小。

可选地，形成外延层的步骤包括：对衬底进行预处理；以及在衬底上通过CVD方法生长外延层。

可选地，所形成的介质层的厚度为100nm～2μm。

可选地，外延层厚度为5～100μm，掺杂浓度为1.0×1015～1.0×1016cm^-3。

可选地，在形成第一电极层的步骤中，利用电子束蒸发生长金属Ti、Ni或Al，形成的第一电极为阴极电极。

可选地，形成第二电极层的步骤包括：在衬底的第二表面上电子束蒸发金属Ti、Ni或Pt；以及在900℃～1100℃温度范围内，在真空环境或惰性气体氛围中进行快速热退火，形成的第二电极层为阳极电极。

可选地，第一导电类型为N型。

可选地，第一导电类型为P型。

本发明的有益效果如下：

本发明所述技术方案提供了一种具有更长场板结构的SiC肖特基二极管及其制作方法，使用该方法制作的本公开的SiC肖特基二极管使整个电场分布更均匀，增加了器件的耐压性，此外，利用掩模版的透光率来制作场板，简化了器件制备工艺，在提高器件击穿电压的同时降低了工艺难度和工艺成本。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明；

图1为根据本公开的实施例的SiC肖特基二极管的剖视图；

图2为根据本公开的实施例的制作方法中掩模版的俯视图；以及

图3A至图3C为示出根据本公开的实施例的制作方法的制作工艺流程的剖视图。