[发明专利]一种终端沟槽结构的碳化硅二极管及其制备方法

说明书

一种终端沟槽结构的碳化硅二极管及其制备方法，涉及碳化硅二极管器件。包括从下而上依次连接的背面加厚金属、背面欧姆接触金属、碳化硅衬底和碳化硅外延层；所述碳化硅外延层上设有交替设置的P型扩散区和P型分压环；所述碳化硅外延层的一侧设有从下而上依次设置的正面接触金属和正面加厚金属；所述碳化硅外延层的另一侧设有伸入正面接触金属下方的场氧；所述场氧的上方设有延伸至正面加厚金属上方的钝化层。具体的，所述钝化层包括从下而上依次设置的无机钝化层和有机钝化层。具体的，所述碳化硅衬底和碳化硅外延层导电类型均为N型。具体的，若干所述P型扩散区的间距相同。本发明很大程度上增强了器件的反向耐压性能。

技术领域

本发明涉及碳化硅二极管器件，主要涉及一种终端沟槽结构的碳化硅二极管。

背景技术

碳化硅作为第三代宽禁带半导体材料，具有禁带宽度宽、临界击穿场强高、热导率及载流子饱和速率高等明显优势。这些优势使得碳化硅成为制作高功率、高频、耐高温、抗辐射器件的理想材料，在新能源发电、高铁牵引设备、混合动力汽车等中高耐压等级应用领域具有广阔的发展前景。

碳化硅二极管是一种适用于大功率环境下的器件，目前主要应用在650V到1700V产品领域，不过在实际的器件制作中，器件的实际耐压远小于所设计的电压值，这是因为反向时PN结边缘处存在的曲率所引起的局部电场集中使得器件发生提早击穿，影响性能。为了使器件实际承受耐压接近于理论电压值，通常采用终端结构来解决曲率效应带来的电场集中。其中，较为常用的终端结构包括场板（FP），结终端扩展（JTE）和场限环技术（FLR）。场限环技术是目前业界最为常用的结构，因为P型注入环可以与器件有源区的P区的离子注入同步完成，实现了兼容性，降低了工艺成本。而且高掺杂的P型环结构不需要考虑注入激活率的问题。但缺点在于，场限环结构往往包括十几个到几十个P型环，占用了较大的芯片面积，对于高压器件来说这点尤为显著。

发明内容

本发明针对以上问题，提供了一种进一步提高了器件的反向耐压能力，并且可以以更小的器件面积实现平面场限环结构相同的耐压能力的一种终端沟槽结构的碳化硅二极管及其制备方法。

本发明的技术方案是：一种终端沟槽结构的碳化硅二极管及其制备方法，包括从下而上依次连接的背面加厚金属、背面欧姆接触金属、碳化硅衬底和碳化硅外延层；

所述碳化硅外延层上设有交替设置的P型扩散区和P型分压环；

所述碳化硅外延层的一侧设有从下而上依次设置的正面接触金属和正面加厚金属；

所述碳化硅外延层的另一侧设有伸入正面接触金属下方的场氧；

所述场氧的上方设有延伸至正面加厚金属上方的钝化层。

具体的，所述钝化层包括从下而上依次设置的无机钝化层和有机钝化层。

具体的，所述碳化硅衬底和碳化硅外延层导电类型均为N型。

具体的，若干所述P型扩散区的间距相同。

具体的，所述P型分压环的间距为0.5um至2um。

一种终端沟槽结构的碳化硅二极管的制备方法，包括以下步骤：

S100，在碳化硅衬底上生长碳化硅外延层；

S200，在碳化硅外延层上通过介质薄膜沉积、光刻和刻蚀，形成图形化掩膜氧化层后，通过刻蚀工艺形成终端沟槽结构；

S300，在碳化硅外延层上通过介质薄膜沉积、光刻和刻蚀，形成图形化掩膜氧化层后，通过Al离子注入和高温激活退火形成P型扩散区和P型分压环；

S400，在主结处的P型扩散区和P型分压环上方通过沉积形成场氧；

S500，在P型扩散区上通过金属沉积形成正面接触金属，正面接触金属的末端搭在场氧上方，沉积完后进行退火处理，形成肖特基接触金属；

S600，在正面接触金属上沉积正面加厚金属，作为电极引出；