一种无注入型终结端结构的SiC肖特基二极管及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种无注入型终结端结构的SiC肖特基二极管及其制备方法，制备方法包括以下步骤：在4H‑SiC衬底上面形成4H‑SiC漂移层；在4H‑SiC漂移层上形成SiO2掺硼乳胶源层；刻蚀SiO2掺硼乳胶源层，在4H‑SiC漂移层上保留部分SiO2掺硼乳胶源层；在SiO2掺硼乳胶源层和4H‑SiC漂移层上形成第一钝化层；在4H‑SiC衬底下面制备欧姆接触金属层；刻蚀第一钝化层和SiO2掺硼乳胶源层，以漏出部分区域的4H‑SiC漂移层，在4H‑SiC漂移层上制备肖特基接触金属层；在肖特基接触金属层上形成第一接触层；在欧姆接触金属层下面形成第二接触层；在第一钝化层和部分第一接触层上形成第二钝化层，以完成SiC肖特基二极管的制备。本发明专利技术肖特基二极管，避免了离子注入给二极管带来的晶格损伤。

A SiC Schottky Diode without Injection Terminal Structure and Its Preparation Method

The present invention relates to a SiC Schottky diode without injection termination structure and its preparation method. The preparation method comprises the following steps: forming 4H SiC drift layer on 4H SiC substrate; forming SiO 2 boron-doped latex source layer on 4H SiC drift layer; etching SiO 2 boron-doped latex source layer, retaining part of SiO 2 boron-doped latex source layer on 4H SiC drift layer; and forming SiO 2 boron-doped latex source layer and 4 SiO 2 boron-doped latex source layer. The first passivation layer is formed on the drift layer of H_SiC; the ohmic contact metal layer is prepared under the 4H_SiC substrate; the first passivation layer and the boron-doped SiO_2 latex source layer are etched to prepare the Schottky contact metal layer on the 4H_SiC drift layer leaking out part of the region; the first contact layer is formed on the Schottky contact metal layer; the second contact layer is formed under the ohmic contact metal layer. A second passivation layer is formed on the first passivation layer and part of the first contact layer to complete the preparation of SiC Schottky diodes. The Schottky diode of the invention avoids the lattice damage caused by ion implantation to the diode.

【技术实现步骤摘要】
一种无注入型终结端结构的SiC肖特基二极管及其制备方法
本专利技术属于半导体器件领域，具体涉及一种无注入型终结端结构的SiC肖特基二极管及其制备方法。
技术介绍
碳化硅(SiliconCarbide，简称SiC)作为一种宽禁带半导体材料，不但击穿电场强度高、热稳定性好、还具有载流子饱和漂移速度高、热导率高等特点，在高温、高频、大功率器件和集成电路制作领域有着广阔的应用前景。由于器件在P-N结或者肖特基结的不连续，以及在结的边角存在曲率，从而导致表面电力线密集，结的外边电场强度比体内高等现象，这在碳化硅高压功率器件中尤为值得关注。结终端技术是缓解结外边沿电场集中效应，提高器件击穿电压有效手段。请参见图1，图1为现有技术提供的一种SiC肖特基二极管的截面结构示意图；图中，10为Ag接触层；20为Ni欧姆接触金属层；30为N型4H-SiC衬底；40为N型4H-SiC漂移层；50为P型4H-SiC终端保护区；60为SiO2钝化层；70为Ti肖特基接触金属层；80为Al接触层；90为聚酰亚胺保护层。在穿通常规结构中，为了防止器件提前击穿、降低反向漏电电流，通常在器件的边缘区域通过高能、高温离子注入形成P型4H-SiC终端保护区，并需要在高温(>1600℃)下进行离子激活。但是，该工艺一方面价格昂贵，对生产设备要求较高，另一方面也给样品带来不必要的晶格损伤。
技术实现思路
因此，为解决现有技术存在的技术缺陷和不足，本专利技术提出一种无注入型终结端结构的SiC肖特基二极管及其制备方法。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：本专利技术的一个实施例提供了一种无注入型终结端结构的SiC肖特基二极管制备方法，包括以下步骤：在4H-SiC衬底上面形成4H-SiC漂移层；在所述4H-SiC漂移层上形成SiO2掺硼乳胶源层；刻蚀所述SiO2掺硼乳胶源层，在所述4H-SiC漂移层上保留部分所述SiO2掺硼乳胶源层；在所述SiO2掺硼乳胶源层和所述4H-SiC漂移层上形成第一钝化层；在所述4H-SiC衬底下面制备欧姆接触金属层；刻蚀所述第一钝化层和所述SiO2掺硼乳胶源层，以漏出部分区域的所述4H-SiC漂移层上，在所述4H-SiC漂移层上制备肖特基接触金属层；在所述肖特基接触金属层上形成第一接触；在所述欧姆接触金属层下面形成第二接触层；在所述第一钝化层和部分所述第一接触层上形成第二钝化层，以完成所述SiC肖特基二极管的制备。在本专利技术的一个实施例中，在4H-SiC衬底上面形成4H-SiC漂移层，包括：在所述4H-SiC衬底上面形成厚度为10～30μm、掺杂离子为N离子、掺杂浓度为5×1014cm-3～1×1016cm-3的N型所述4H-SiC漂移层。在本专利技术的一个实施例中，在所述4H-SiC漂移层上形成SiO2掺硼乳胶源层，包括：采用旋涂工艺，在所述4H-SiC漂移层上形成SiO2掺硼乳胶源层；在反应温度为1000℃，反应气体为N2的条件下，进行扩散退火处理。在本专利技术的一个实施例中，在所述SiO2掺硼乳胶源层和所述4H-SiC漂移层上形成第一钝化层，包括：采用化学气相沉积工艺，在反应温度为700℃，反应压强为600mTorr的条件下，在所述SiO2掺硼乳胶源层和所述4H-SiC漂移层上形成第一钝化层。在本专利技术的一个实施例中，所述第一钝化层为SiO2钝化层。在本专利技术的一个实施例中，所述第二钝化层为聚酰亚胺钝化层。在本专利技术的一个实施例中，所述第一接触层为Al接触层。在本专利技术的一个实施例中，所述第二接触层为Ag接触层。本专利技术的另一个实施例提供了一种无注入型终结端结构的SiC肖特基二极管，所述肖特基二极管由上述实施例中任一所述的方法制备形成。本专利技术的又一个实施例提供了一种无注入型终结端结构的SiC肖特基二极管，包括：第二接触层、欧姆接触金属层、4H-SiC衬底、4H-SiC漂移层、SiO2掺硼乳胶源、肖特基接触金属层、第一接触层、第一钝化层、第二钝化层；所述4H-SiC漂移层、所述4H-SiC衬底、所述欧姆接触金属层自上而下依次层叠于所述第二接触层上；所述SiO2掺硼乳胶源、所述肖特基接触金属层分别位于所述4H-SiC漂移层上；所述第一钝化层位于所述4H-SiC漂移层以及所述SiO2掺硼乳胶源上；所述第二钝化层位于部分所述第一接触层以及所述第一钝化层上。与现有技术相比，本专利技术的有益效果：1、本专利技术采用SiO2掺硼乳胶源+扩散退火的方式，即采用无注入型终端结构制备SiC肖特基二极管，避免了离子注入给二极管带来的晶格损伤；2、本专利技术制备的SiC肖特基二极管，降低了对于生产设备的要求，节省了经济成本。附图说明图1为现有技术提供的一种SiC肖特基二极管的截面结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种无注入型终结端结构的SiC肖特基二极管制备方法的流程示意图；图3为本专利技术实施例提供的一种无注入型终结端结构的SiC肖特基二极管的截面结构示意图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例一：请参见图2，图2为本专利技术实施例提供的一种无注入型终结端结构的SiC肖特基二极管制备方法的流程示意图。本专利技术实施例提供了一种适用于SiC功率器件的无注入型结终端结构制备方法，具体包括以下步骤：步骤1：在4H-SiC衬底上面形成4H-SiC漂移层。在4H-SiC衬底上面生长厚度为10～30μm、掺杂离子为N离子、掺杂浓度为5×1014cm-3～1×1016cm-3的N型4H-SiC漂移层。需要说明的是，在生长4H-SiC漂移层之前，还需要对4H-SiC衬底进行标准RCA清洗，清洗的目的是为了去除4H-SiC衬底上的自然氧化物以及其他杂质。步骤2：在4H-SiC漂移层上形成SiO2掺硼乳胶源层。具体地，步骤2包括以下步骤：步骤21：采用旋涂工艺，在4H-SiC漂移层上形成SiO2掺硼乳胶源层。步骤22：在形成SiO2掺硼乳胶源层之后，在反应温度为1000℃，反应气体为N2的条件下，对整个样品进行扩散退火处理。需要说明的是，SiO2掺硼乳胶源是带电荷的，可以调制终端区的电场，而随后进行扩散退火处理，可以在4H-SiC漂移层表面形成薄层正电荷区，可以防止制备的肖特基二极管提前击穿、同时降低反向漏电电流。步骤3：刻蚀SiO2掺硼乳胶源层，在4H-SiC漂移层上保留部分所述SiO2掺硼乳胶源层。具体地，光刻所述SiO2掺硼乳胶源层的部分区域，然后进一步刻蚀到所述4H-SiC漂移层上，在4H-SiC漂移层上保留部分所述SiO2掺硼乳胶源层。进一步地，部分区域的形状如图3所示，其形状由若干并行的条状结构组成，条状结构之间的间距为2μm～3μm；条状结构的宽度为5μm(即图3中的d)。具体地，可以根据不同需要进行不同图形的刻蚀，本专利技术实施例在此不作限定。需要说明的是，该步骤的目的是为了进一步使得制备的肖特基二极管的终端区的电场相对平滑，防止提前击穿。步骤4：在SiO2掺硼乳胶源层和4H-SiC漂移层上形成第一钝化层。进一步地，第一钝化层为SiO2钝化层。进一步地，采用化学气相沉积工艺，在反应压强为600mTorr，反应温度为700℃的条件下，在SiO2掺硼乳胶源层和4H-SiC漂移层上形成SiO2钝化层。步骤5：在4H-SiC衬底本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无注入型终结端结构的SiC肖特基二极管制备方法，其特征在于，包括以下步骤：在4H‑SiC衬底上面形成4H‑SiC漂移层；在所述4H‑SiC漂移层上形成SiO2掺硼乳胶源层；刻蚀所述SiO2掺硼乳胶源层，在所述4H‑SiC漂移层上保留部分所述SiO2掺硼乳胶源层；在所述SiO2掺硼乳胶源层和所述4H‑SiC漂移层上形成第一钝化层；在所述4H‑SiC衬底下面制备欧姆接触金属层；刻蚀所述第一钝化层和所述SiO2掺硼乳胶源层，以漏出部分区域的所述4H‑SiC漂移层，在所述4H‑SiC漂移层上制备肖特基接触金属层；在所述肖特基接触金属层上形成第一接触层；在所述欧姆接触金属层下面形成第二接触层；在所述第一钝化层和部分所述第一接触层上形成第二钝化层，以完成所述SiC肖特基二极管的制备。

【技术特征摘要】
1.一种无注入型终结端结构的SiC肖特基二极管制备方法，其特征在于，包括以下步骤：在4H-SiC衬底上面形成4H-SiC漂移层；在所述4H-SiC漂移层上形成SiO2掺硼乳胶源层；刻蚀所述SiO2掺硼乳胶源层，在所述4H-SiC漂移层上保留部分所述SiO2掺硼乳胶源层；在所述SiO2掺硼乳胶源层和所述4H-SiC漂移层上形成第一钝化层；在所述4H-SiC衬底下面制备欧姆接触金属层；刻蚀所述第一钝化层和所述SiO2掺硼乳胶源层，以漏出部分区域的所述4H-SiC漂移层，在所述4H-SiC漂移层上制备肖特基接触金属层；在所述肖特基接触金属层上形成第一接触层；在所述欧姆接触金属层下面形成第二接触层；在所述第一钝化层和部分所述第一接触层上形成第二钝化层，以完成所述SiC肖特基二极管的制备。2.根据权利要求1所述的无注入型终结端结构的SiC肖特基二极管制备方法，其特征在于，在4H-SiC衬底上面形成4H-SiC漂移层，包括：在所述4H-SiC衬底上面形成厚度为10～30μm、掺杂离子为N离子、掺杂浓度为5×1014cm-3～1×1016cm-3的N型所述4H-SiC漂移层。3.根据权利要求1所述的无注入型终结端结构的SiC肖特基二极管制备方法，其特征在于，在所述4H-SiC漂移层上形成SiO2掺硼乳胶源层，包括：采用旋涂工艺，在所述4H-SiC漂移层上形成所述SiO2掺硼乳胶源层；在反应温度为1000℃，反应气体为N2的条件下，进行扩散退火处理。4.根据权利要求1所述的无注入型终结端结构的SiC肖特基二极管制备方法，其特征在于，在所述SiO2掺硼乳胶源层和所述4H-SiC漂移层上形成第一钝化层，包括：采用化学气相...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵锦文，侯同晓，孙致祥，贾仁需，元磊，张秋洁，刘学松，
申请(专利权)人：秦皇岛京河科学技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13