[发明专利]一种大电流SiC肖特基功率二极管及其制备方法

说明书

本发明公开了一种大电流SiC肖特基功率二极管，包括衬底、隔离层以及外延层；外延层的第一区域中部刻有阴极凹槽，一端刻有倒梯形开口，第二区域以及阴极凹槽表面有N+注入区；阴极凹槽两侧的外延层有两个P+注入区，一个覆盖第一钝化层，另一个部分覆盖第二钝化层，部分覆盖阳极欧姆接触金属层；还包括：阴极欧姆接触金属层，覆盖在N+注入区的正上方且填满阴极凹槽；阳极肖特基金属层，堆叠在第一区域的最上方且堆满倒梯形开口，与阳极欧姆接触金属层和二个P+注入区一起形成PIN结构；阴极欧姆接触金属层和阳极肖特基金属层之间有中间介质。本发明提升了高工作电压下的4H‑SiC肖特基功率二极管的性能和良率。

技术领域

本发明属于半导体技术领域，具体涉及一种大电流SiC肖特基功率二极管及其制备方法。

背景技术

SiC(碳化硅)常见的晶体类型有3C、4H以及6H等。其中，4H-SiC因其质量好、价格低的特点，是制造电力电子功率器件的不二之选。

4H-SiC肖特基功率二极管适用于整流、逆变等功率系统中，是目前电动汽车、工业控制、高铁等新型产业能源转换系统中不可或缺的新型功率元器件之一。随着功率容量的不断提升，4H-SiC肖特基功率二极管的工作电压和工作电流也要随之进一步提升。

现有的4H-SiC功率肖特基功率二极管中，为了实现较高的工作电压(大于3000V)，大多是通过加厚其外延层来实现的，3000V以上的工作电压需要外延层的厚度在30μm以上。然而，当外延层的厚度大于20μm时，SiC外延工艺将使得4H-SiC肖特基功率二极管的性能和良率大幅下降，给高电压、大电流(超过工作电流的12倍)的功率肖特基功率二极管的产品化造成不便。因此，如何提升高工作电压下的4H-SiC肖特基功率二极管的性能和良率，是一个亟待解决的技术问题。

发明内容

为了解决现有技术中所存在的上述问题，本发明提供了一种大电流SiC肖特基功率二极管。

本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

一种大电流SiC肖特基功率二极管，包括：

N型4H-SiC衬底；

P型4H-SiC隔离层，覆盖在所述N型4H-SiC衬底上方；

N型4H-SiC外延层，覆盖在所述P型4H-SiC隔离层上方；所述N型4H-SiC外延层的厚度为2μm～4μm；

其中，所述N型4H-SiC外延层沿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，且沿x方向的一端刻掉上角形成倒梯形开口，第二区域以及所述阴极凹槽均从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，其中第一个P+注入区上方覆盖第一钝化层，第二个P+注入区上方靠近所述阴极凹槽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；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；所述P+注入区和所述N+注入区不相接；

所述SiC肖特基功率二极管还包括：阴极欧姆接触金属层、阳极肖特基金属层以及该两者之间的中间介质；

其中，所述阴极欧姆接触金属层，覆盖在所述N+注入区的正上方，且填满所述阴极凹槽；所述第一钝化层、所述第二钝化层均和所述阴极凹槽正上方突出的阴极欧姆接触金属层水平相接；

所述阳极肖特基金属层，堆叠在所述第一区域的最上方，且堆满所述倒梯形开口，所述阳极肖特基金属层并与所述阳极欧姆接触金属层电连接，以和所述阳极欧姆接触金属层以及所述第二个P+注入区形成PIN结构。

优选地，所述阴极凹槽包括：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；