[发明专利]一种碳化硅肖特基二极管及其制备方法

说明书

本发明提供了一种碳化硅肖特基二极管，包括从上到下依次设置的阳极金属、p型外延层、n型漂移层、n+衬底以及阴极金属，所述p型外延层上设有复数个沟槽，所述沟槽穿过所述p型外延层，所述阳极金属一侧面设有复数个突起部，所述突起部与所述沟槽相匹配；本发明还提供一种碳化硅肖特基二极管的制备方法，利用沟槽结构，在保证阻断电压的基础上，增大肖特基二极管的阳极接触区域面积，降低器件导通电阻。

技术领域

本发明涉及一种碳化硅肖特基二极管及其制备方法。

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，以其宽禁带、高热导率和高临界电场等优点，成为制作高温、大功率、高频半导体器件的理想材料。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，具有短反向恢复时间和极小的反向恢复电荷的特点。具有常见的商业化肖特基二极管为肖特基势垒二极管(Schottky BarrierDiodes)和结势垒肖特基二极管(Junction BarrierSchottkyDiodes)。

肖特基势垒二极管利用金半接触势垒实现反向阻断；而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肖特基二极管及其制备方法，利用沟槽结构，在保证阻断电压的基础上，增大肖特基二极管的阳极接触区域面积，降低器件导通电阻。

本发明之一是这样实现的：一种碳化硅肖特基二极管，包括从上到下依次设置的阳极金属、p型外延层、n型漂移层、n+衬底以及阴极金属，所述p型外延层上设有复数个沟槽，所述沟槽穿过所述p型外延层，所述阳极金属一侧面设有复数个突起部，所述突起部与所述沟槽相匹配。

进一步地，所述所述n型外延层的厚度为5um至200um，掺杂浓度为1×10¹⁴cm^-3至1×10¹⁶cm^-3。

进一步地，所述p型外延层的厚度为0.3um至1.5um，掺杂浓度大于等于1×10¹⁸cm^-3。

进一步地，所述沟槽的宽度为1um至8um，所述沟槽的深度大于所述p型外延层的厚度。

进一步地，所述沟槽的深度为0.8um至3um。

进一步地，所述阳极金属为Al或Ti，阴极金属为Ni。

本发明之一是这样实现的：一种碳化硅肖特基二极管的制备方法，具体包括如下步骤：

步骤1、在n+衬底上生长n型漂移层；

步骤2、在所述n型漂移层一侧面上通过外延生长的方法形成一层p型外延层；

步骤3、对p型外延层进行刻蚀直至n型漂移层，形成沟槽；

步骤4、在n型漂移层另一侧面通过电子束蒸发或磁控溅射淀积一金属，并进行接触退火，形成阴极金属；

步骤5、在p型外延层一侧面，通过电子束蒸发或磁控溅射淀积一金属，填充沟槽，光刻、刻蚀形成场板图形，之后进行接触退火，形成阳极金属。

进一步地，所述步骤4进一步具体为：在n型漂移层另一侧面通过电子束蒸发或磁控溅射淀积一金属，并在氮气保护下进行接触退火，退火时间为2min，退火温度为975℃，形成阴极金属。