[发明专利]新型碳化硅结势垒肖特基二极管及其制作方法

说明书

本发明提供了新型碳化硅结势垒肖特基二极管，包括层叠设置的第一导电类型碳化硅衬底，第一导电类型碳化硅外延层；所述第一导电类型碳化硅外延层的上表面由中心向外依次设置有有源区、保护环和第二导电类型终端场限环；所述有源区包括间隔设置的多个第二导电类型结势垒区；沿着保护环向有源区的中心的方向，相邻第二导电类型结势垒区的间距逐渐增大，且第二导电类型结势垒区的宽度逐渐减小。本发明还提供了上述的碳化硅结势垒肖特基二极管的制作方法。

技术领域

本发明涉及半导体功率器件，尤其涉及碳化硅二极管。

背景技术

中国专利200710153275.9，题为“SiC肖特基势垒半导体器件”中描述了第二导电类型的结势垒d1/d2≥1；该专利中，整个保护环的深度有源区结势垒深度；中国专利：CN201710027731，题为“一种提高浪涌能力的碳化硅肖特基二极管结构及制备方法”中描述了有源区结势垒区的宽度分为宽窄2种，其间距均匀分布。

以上专利描述中，有源P区与保护环P区的结深一致。这样会造成结势垒二极管的雪崩耐量较低。

发明内容

本发明所要解决的主要技术问题是提供新型碳化硅结势垒肖特基二极管的制作方法，提高肖特基二极管的雪崩耐量。

为了解决上述的技术问题，本发明提供了新型碳化硅结势垒肖特基二极管，包括层叠设置的第一导电类型碳化硅衬底，第一导电类型碳化硅外延层；所述第一导电类型碳化硅外延层的上表面由中心向外依次设置有有源区、保护环和第二导电类型终端场限环；所述有源区包括间隔设置的多个第二导电类型结势垒区；

沿着保护环向有源区的中心的方向，相邻第二导电类型结势垒区的间距逐渐增大，且第二导电类型结势垒区的宽度逐渐减小。

在一较佳实施例中：所述保护环分为浅结和深结；所述浅结的结深和浓度与第二导电类型终端场限环相同；所述深结的结深和浓度与第二导电类型结势垒区相同；浅结与深结存在交叠；所述深结的宽度W₀为5-35um。

在一较佳实施例中：所述有源区包括n个第二导电类型结势垒区，靠近保护环的第一个结势垒区的宽度W₁为1-15um；保护环与第一个结势垒区的间距S₁为0.5-8um；第n个第二导电类型结势垒区的宽度W_n为0.5-4um，第n-1个第二导电类型结势垒区与第n个第二导电类型结势垒区的间距S_n为5-10um。

在一较佳实施例中：每一个所述第二导电类型结势垒区包括一个或至少两个子结势垒区；所述至少两个子结势垒区的宽度相同，之间的间距也相同；并且间距等于其所在的第二导电类型结势垒区与上一个第二导电类型结势垒区的间距。

在一较佳实施例中：所述第二导电类型结势垒区为长条形，沿着保护环的两侧向有源区的中心的方向，相邻第二导电类型结势垒区的间距逐渐增大，且第二导电类型结势垒区的宽度逐渐减小。

在一较佳实施例中：所述第二导电类型结势垒区为环形，沿着保护环的四周向有源区的中心的方向，相邻第二导电类型结势垒区的间距逐渐增大，且第二导电类型结势垒区的宽度逐渐减小。

本发明还提供了新型碳化硅结势垒肖特基二极管的制作方法，包括如下步骤：

1)准备碳化硅衬底，其电阻率为0.001-0.05Ω·cm，厚度200-380um；

2)在碳化硅衬底上，生长第一导电类型的碳化硅外延层，其浓度为1e15-2e16cm^-3；

3)在碳化硅外延层上表面，通过淀积SiO₂，光刻，选择性离子注入形成间隔设置的多个第二导电类型结势垒区和深结；深结位于第二导电类型结势垒区外；所述深结和第二导电类型结势垒区的深度相同；