[发明专利]一种大电流SiC肖特基功率二极管及其制备方法在审
| 申请号： | 202111007254.2 | 申请日： | 2021-08-30 |
| 公开（公告）号： | CN113823699A | 公开（公告）日： | 2021-12-21 |
| 发明（设计）人： | 李鑫 | 申请（专利权）人： | 瑶芯微电子科技（上海）有限公司 |
| 主分类号： | H01L29/872 | 分类号： | H01L29/872;H01L29/06;H01L29/47;H01L21/04;H01L21/329 |
| 代理公司： | 西安嘉思特知识产权代理事务所(普通合伙) 61230 | 代理人： | 刘长春 |
| 地址： | 200120 上海市浦东新区中国(上海*** | 国省代码： | 上海;31 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 一种 电流 sic 肖特基 功率 二极管 及其 制备 方法 | ||
1.一种大电流SiC肖特基功率二极管，其特征在于，包括：
N型4H-SiC衬底(1)；
P型4H-SiC隔离层(2)，覆盖在所述N型4H-SiC衬底(1)上方；
N型4H-SiC外延层(3)，覆盖在所述P型4H-SiC隔离层(2)上方；所述N型4H-SiC外延层(3)的厚度为2μm～4μm；
其中，所述N型4H-SiC外延层(3)沿z方向分为两个区域，其中第一区域沿x方向的中部刻有阴极凹槽(4)，且沿x方向的一端刻掉上角形成倒梯形开口(12)，第二区域以及所述阴极凹槽(4)均从表面注入氮元素形成连续的N+注入区(5)；沿x方向在所述阴极凹槽(4)两侧的N型4H-SiC外延层(3)的部分表面注入铝元素形成两个P+注入区(6)，其中第一个P+注入区(6)上方覆盖第一钝化层(7)，第二个P+注入区(6)上方靠近所述阴极凹槽(4)的部分覆盖第二钝化层，其余部分覆盖阳极欧姆接触金属层(8)；所述第一个P+注入区(6)位于所述倒梯形开口(12)和所述阴极凹槽(4)之间；所述P+注入区(6)和所述N+注入区(5)不相接；
所述SiC肖特基功率二极管还包括：阴极欧姆接触金属层(9)、阳极肖特基金属层(10)以及该两者之间的中间介质(11)；
其中，所述阴极欧姆接触金属层(9)，覆盖在所述N+注入区(5)的正上方，且填满所述阴极凹槽(4)；所述第一钝化层(7)、所述第二钝化层均和所述阴极凹槽(4)正上方突出的阴极欧姆接触金属层(9)水平相接；
所述阳极肖特基金属层(10)，堆叠在所述第一区域的最上方，且堆满所述倒梯形开口(12)，所述阳极肖特基金属层(10)与所述阳极欧姆接触金属层(8)电连接，以和所述阳极欧姆接触金属层(8)以及所述第二个P+注入区(6)形成PIN结构。
2.根据权利要求1所述的SiC肖特基功率二极管，其特征在于，所述阴极凹槽(4)包括：矩形阴极凹槽或倒梯形阴极凹槽；其中，
所述矩形阴极凹槽的深度为0.3μm～0.5μm，宽度为5μm～10μm；
所述倒梯形阴极凹槽的深度为0.3μm～0.5μm，底部宽度为5μm～10μm，底部内角的角度为80°±5°。
3.根据权利要求1所述的SiC肖特基功率二极管，其特征在于，所述倒梯形开口(12)的深度为0.3μm～0.5μm，底部宽度为2μm～6μm，底部内角的角度为80°±5°。
4.根据权利要求1所述的SiC肖特基功率二极管，其特征在于，沿x方向在所述阴极凹槽(4)两侧的N型4H-SiC外延层(3)的长度之比为：8:2～6:4。
5.根据权利要求1所述的SiC肖特基功率二极管，其特征在于，所述第一钝化层(7)和所述第二钝化层均为SiO2钝化层，所述SiO2钝化层的厚度为500nm±100nm。
6.根据权利要求1所述的SiC肖特基功率二极管，其特征在于，所述N+注入区(5)的厚度为0.3μm～0.5μm。
7.根据权利要求1所述的SiC肖特基功率二极管，其特征在于，所述阴极欧姆接触金属层(9)的材质包括：Ni、Ti、NiSi合金或TiSi合金。
8.根据权利要求1所述的SiC肖特基功率二极管，其特征在于，所述阳极欧姆接触金属层(8)的材质包括：Ti、Al、TiAl合金或TiSi合金。
9.根据权利要求1所述的SiC肖特基功率二极管，其特征在于，所述阳极肖特基金属层(10)的材质包括：Ti、Ni、W、Au或Pt。
10.一种大电流SiC肖特基功率二极管的制备方法，其特征在于，包括：
获取N型4H-SiC衬底，并在所述N型4H-SiC衬底上方淀积P型4H-SiC隔离层；
在所述P型4H-SiC隔离层上方淀积厚度为2～4μm的N型4H-SiC外延层；其中，所述N型4H-SiC外延层沿z方向分为第一区域和第二区域两个区域；
在所述第一区域沿x方向的中部刻蚀阴极凹槽，并刻掉所述第一区域沿x方向的一端的上角形成倒梯形开口；
从所述第二区域以及所述阴极凹槽的表面注入氮元素，形成连续的N+注入区；
沿x方向在所述阴极凹槽两侧的N型4H-SiC外延层的部分表面注入铝元素形成两个P+注入区；
在第一个所述P+注入区上方淀积第一钝化层，并在第二个所述P+注入区上方靠近所述阴极凹槽的部分淀积第二钝化层；所述第一个P+注入区位于所述倒梯形开口和所述阴极凹槽之间；
在所述N+注入区正上方制作阴极欧姆接触金属层，并在第二个所述P+注入区上方除所述第二钝化层以外的部分制作阳极欧姆接触金属层，然后进行热退火处理；其中，制作完成的阴极欧姆接触金属层填满所述阴极凹槽；
在当前样品上生长中间介质，以将所述阴极欧姆接触金属层与待要制作的阳极肖特基金属层间隔开；
在所述第一区域的最上方堆叠所述阳极肖特基金属层，以使该阳极肖特基金属层堆满所述倒梯形开口，并与所述阳极欧姆接触金属层电连接；其中，所述阳极肖特基金属层、所述阳极欧姆接触金属层以及第二个所述P+注入区形成PIN结构。
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