[发明专利]一种碳化硅二极管器件及其制备方法

说明书

本发明提供了一种碳化硅二极管器件，其元胞结构包括：自上而下以此设置阳极金属、p型外延层、n型漂移层、n+衬底以及阴极金属，所述p型外延层顶部设有接触槽，所述阳极金属底部设有突起部，所述接触槽与所述突起部相互匹配，本发明还提供一种碳化硅二极管器件的制备方法，解决结势垒肖特基二极管中，由于pn结区域的存在，导通状态下器件有效导通面积较小，导致导通电阻较高的问题。

技术领域

本发明涉及一种碳化硅二极管器件及其制备方法。

背景技术

碳化硅是一种新兴的第三代半导体材料，具有良好的物理特性和电学特性，被广泛地用于制备高压大功率和高温抗辐照电子器件。碳化硅肖特基二极管是最早实现商业化的碳化硅半导体器件，常见的商业化肖特基二极管为肖特基势垒二极管(SchottkyBarrier Diodes)和结势垒肖特基二极管(Junction Barrier Schottky Diodes)。

传统的结势垒肖特基二极管利用反偏PN结的空间电荷区为SBD结构承受反向偏压，从而能够在保证阻断电压的基础上，适当降低肖特基势垒高度以降低正向压降，同时减小二极管反偏漏电。然而，由于在结势垒肖特基二极管中，离子注入结区域并不能够导电，因此器件的有效导通面积减小了，这一缺点限制了JBS器件导通电流密度的进一步提高。

发明内容

本发明要解决的技术问题，在于提供一种碳化硅二极管器件及其制备方法，解决结势垒肖特基二极管中，由于pn结区域的存在，导通状态下器件有效导通面积较小，导致导通电阻较高的问题。

本发明之一是这样实现的：一种碳化硅二极管器件，其元胞结构包括：自上而下以此设置阳极金属、p型外延层、n型漂移层、n+衬底以及阴极金属，所述p型外延层顶部设有接触槽，所述阳极金属底部设有突起部，所述接触槽与所述突起部相互匹配。

进一步地，所述n型漂移层的掺杂浓度范围为2×10¹⁴cm^-3至1×10¹⁶cm^-3，所述n型漂移层的厚度为5um至200um。

进一步地，所述p型外延层的掺杂浓度大于等于1×10¹⁹cm^-3。

进一步地，所述p型外延层的厚度为0.2um至1um，所述接触槽的宽度为4um至16um，所述接触槽底部至n型漂移层顶部距离小于等于5nm。

进一步地，所述阳极金属为Ni或Ti，所述阴极金属为Ni。

进一步地，所述阳极金属的宽度14um至46um。

本发明之二是这样实现的：一种碳化硅二极管器件的制备方法，具体包括如下步骤：

在n+衬底上通过外延生长n型漂移层；

在所述n型漂移层上通过外延生长p型外延层；

在所述p型外延层上通过刻蚀形成接触槽；

通过电子束蒸发或磁控溅射方法淀积金属，并进行接触退火，形成阴极金属；

通过电子束蒸发或磁控溅射方法淀积金属，光刻形成阳极金属。

进一步地，所述在所述p型外延层上通过刻蚀形成接触槽进一步具体为：

在p型外延层表面通过电子束蒸发的方法，蒸发形成厚度为0.3um的金属Ni作为刻蚀掩膜层材料，对该掩膜层材料进行光刻开孔，RIE刻蚀去掉所需开出接触槽之上的金属Ni掩膜层；

准备与p型外延厚度相同的陪片，采用ICP干法刻蚀对配片以及p型外延层进行垂直刻蚀，刻蚀至距离p型外延层顶部50nm后停止；

利用浓硫酸双氧水混合液，加热条件下去掉表面的金属；