一种碳化硅结势垒肖特基二极管及其制作方法技术

本发明专利技术涉及肖特基二极管技术领域,公开了一种碳化硅结势垒肖特基二极管及其制作方法，碳化硅结势垒肖特基二极管包括碳化硅衬底，碳化硅衬底的顶面设有第一外延层，第一外延层的顶面设有第二外延层；还包括设置在第一外延层和第二外延层上的掺杂区，掺杂区包括上掺杂区和下掺杂区，下掺杂区比上掺杂区宽；在实际使用时，宽度较宽的下掺杂区更易在反向电压下靠拢，在反向电压增大时不仅能提高器件耐压还能降低反向漏电，而且在不降低正向性能的前提下提高反向性能指标；另外本发明专利技术的碳化硅结势垒肖特基二极管并没有增大外延层上的掺杂区密度，因此本发明专利技术在提高器件耐压和降低反向漏电的同时，并没有让器件的版图结构变的复杂。并没有让器件的版图结构变的复杂。并没有让器件的版图结构变的复杂。

【技术实现步骤摘要】
一种碳化硅结势垒肖特基二极管及其制作方法


[0001]本专利技术涉及肖特基二极管
，具体涉及一种碳化硅结势垒肖特基二极管及其制作方法。

技术介绍

[0002]碳化硅（SiC）结势垒肖特基二极管由于可以实现更高压、更高温环境应用，被广泛应用于航空航天、无线通信设备、雷达、电力系统、计算机、电动汽车等领域中。对于良好的结势垒肖特基二极管，其需要具有高耐压、低压降、小漏电、高频特性好及强抗过压和浪涌电流能力。
[0003]如图1所示，对于现有的碳化硅结势垒肖特基二极管，其大多包括衬底、位于衬底顶面的外延层和P掺杂区，而P掺杂区大多是通过离子注入技术向外延层的顶面注入离子形成的，但由于离子注入深度有限，无法完全发挥PN结在反向偏压时带来的高耐压和低漏电特性。如果增加P掺杂区的数量，则密集的P掺杂区注入对版图设计和工艺条件都要求较高，而较宽的P掺杂区注入会导致正向压降增大，功耗过高，并且不利于高频应用，极大地限制了SiC结势垒肖特基二极管的性能提升。

技术实现思路

[0004]鉴于
技术介绍
的不足，本专利技术是提供了一种碳化硅结势垒肖特基二极管及其制作方法，该碳化硅结势垒肖特基二极管在版图结构较为简单的前提下能够提高器件的耐压能力并降低反向漏电。
[0005]为解决以上技术问题，第一方面，本专利技术提供了如下技术方案：一种碳化硅结势垒肖特基二极管，包括碳化硅衬底，所述碳化硅衬底的顶面设有第一外延层，所述第一外延层的顶面设有第二外延层；还包括设置在所述第一外延层和第二外延层上的至少一个掺杂区，所述掺杂区包括上掺杂区和下掺杂区，所述下掺杂区在所述第一外延层的顶面向下延伸至第一深度，所述上掺杂区设置在所述第二外延层上且贯穿所述第二外延层，所述上掺杂区的底面与所述下掺杂区的顶面接触，所述第一外延层上与所述上掺杂区对应的区域在所述下掺杂区上，且所述上掺杂区在水平方向的截面面积小于所述下掺杂区在水平方向的截面面积。
[0006]在第一方面的某种实施方式中，所述第一外延层和第二外延层上设置有两个掺杂区，分别为第一掺杂区和第二掺杂区；所述第一掺杂区包括第一上掺杂区和第一下掺杂区，所述第一下掺杂区设置在所述第一外延层中间，所述第一上掺杂区设置在所述第二外延层中间；所述第二掺杂区包括第二上掺杂区和第二下掺杂区，所述第二下掺杂区设置在所述第一外延层边缘，所述第二上掺杂区设置在所述第二外延层边缘。
[0007]在第一方面的某种实施方式中，所述第一上掺杂区和第一下掺杂区为圆柱状，所述第二上掺杂区和第二下掺杂区为圆环状。
[0008]在第一方面的某种实施方式中，所述第二外延层的顶面上在所述上掺杂区外的其
余区域设有第一上金属层，所述上掺杂区的顶面和所述第一上金属层的顶面设置第二上金属层，所述碳化硅衬底的底面从上往下依次设有第一下金属层和第二下金属层。
[0009]第二方面，本专利技术还提供了一种碳化硅结势垒肖特基二极管的制备方法，用于制作上述的碳化硅结势垒肖特基二极管，包括以下步骤：S1：在碳化硅衬底的顶面外延第一外延层；S2：通过离子注入工艺在所述第一外延层的顶面向内注入离子，形成下掺杂区；S3：在所述第一外延层的顶面外延第二外延层；S4：通过离子注入工艺在所述第二外延层的顶面向内注入离子，形成上掺杂区，所述上掺杂区贯穿所述第二外延层，所述上掺杂区的底面与所述下掺杂区的顶面接触，所述第一外延层上与所述上掺杂区对应的区域在所述下掺杂区上，且所述上掺杂区在水平方向的截面面积小于所述下掺杂区在水平方向的截面面积。
[0010]在第二方面的某种实施方式中，在执行步骤S1之前，依次使用丙酮、异丙醇和去离子水对所述碳化硅衬底进行清洗，清洗完成后使用氮气吹干所述碳化硅衬底。
[0011]在第二方面的某种实施方式中，在步骤S2中通过离子注入技术分别在所述第一外延层顶面的中间和边缘向内注入离子形成第一下掺杂区和第二下掺杂区；步骤S4中通过离子注入技术分别在所述第二外延层顶面的中间和边缘向内注入离子形成第一上掺杂区和第二上掺杂区；所述第一上掺杂区贯穿所述第二外延层，所述第一上掺杂区的底面与所述第一下掺杂区的顶面接触，所述第一外延层上与所述第一上掺杂区对应的区域在所述第一下掺杂区上，且所述第一上掺杂区在水平方向的截面面积小于所述第一下掺杂区在水平方向的截面面积；所述第二上掺杂区贯穿所述第二外延层，所述第二上掺杂区的底面与所述第二下掺杂区的顶面接触，所述第一外延层上与所述第二上掺杂区对应的区域在所述第二下掺杂区上，且所述第二上掺杂区在水平方向的截面面积小于所述第二下掺杂区在水平方向的截面面积。
[0012]在第二方面的某种实施方式中，所述第一上掺杂区和第一下掺杂区均为圆柱状，所述第二上掺杂区和第二下掺杂区均为圆环状，所述第一下掺杂区的深度和第二下掺杂区的深度相同。
[0013]在第二方面的某种实施方式中，本专利技术还包括步骤S5：S5：在所述第二外延层的顶面制作上金属接触层，在所述碳化硅衬底的底面制作下金属接触层。
[0014]在第二方面的某种实施方式中，步骤S5中在所述第二外延层的顶面制作上接触金属层的步骤如下：先在所述第二外延层顶面的上掺杂区的区域设置光刻胶层；然后在所述第二外延层顶面上的上掺杂区之外的区域制作第一上金属层，形成第一中间器件；接着去除所述光刻胶层；然后对所述第一中间器件进行退火；接着在所述上掺杂区的顶面和所述第一上金属层的顶面制作第二上金属层；
最后对所述第一上金属层和第二上金属层进行欧姆退火；步骤S5中在所述碳化硅衬底的底面制作下金属接触层的步骤如下：先在所述碳化硅衬底的底面制作第一下金属层；然后在所述第一下金属层的底面制作第二下金属层；最后对所述第一下金属层和第二下金属层进行欧姆退火。
[0015]本专利技术与现有技术相比所具有的有益效果是：本专利技术的碳化硅结势垒肖特基二极管通过在碳化硅衬底的顶面设置第一外延层、在第一外延层的顶面设置第二外延层，并在第一外延层的顶面向内设置下掺杂区、在第二外延层上设置贯穿第二外延层的上掺杂区，以及让下掺杂区的宽度大于上掺杂区的宽度，那么在实际使用时，宽度较宽的下掺杂区更易在反向电压下靠拢，在反偏电压增大时不仅能提高器件耐压还能降低反向漏电，而且在不降低正向性能的前提下提高反向性能指标；另外本专利技术的碳化硅结势垒肖特基二极管并没有增大外延层上的掺杂区密度，因此本专利技术在提高器件耐压和降低反向漏电的同时，并没有让器件的版图结构变的复杂。
附图说明
[0016]图1为现有碳化硅结势垒肖特基二极管的结构示意图；图2为本专利技术的碳化硅结势垒肖特基二极管的结构示意图；图3为本专利技术的碳化硅结势垒肖特基二极管的制备方法的流程图；图4在碳化硅衬底上外延第一外延层后的结构示意图；图5为在第一外延层上制作完下掺杂区的结构示意图；图6为在第一外延层上制作完第二外延层的结构示意图；图7为在第二外延层上制作完上掺杂区的结构示意图；图8为在第二外延层上制作完第一上金属层的结构示意图；图9为在第一上金属层和第二外延层上制作完第二上金属层的结构示意图。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳化硅结势垒肖特基二极管，包括碳化硅衬底，所述碳化硅衬底的顶面设有第一外延层，其特征在于，所述第一外延层的顶面设有第二外延层；还包括至少一个设置在所述第一外延层和第二外延层上的掺杂区，所述掺杂区包括上掺杂区和下掺杂区，所述下掺杂区在所述第一外延层的顶面向下延伸至第一深度，所述上掺杂区设置在所述第二外延层上且贯穿所述第二外延层，所述上掺杂区的底面与所述下掺杂区的顶面接触，所述第一外延层上与所述上掺杂区对应的区域在所述下掺杂区上，且所述上掺杂区在水平方向的截面面积小于所述下掺杂区在水平方向的截面面积。2.根据权利要求1所述的一种碳化硅结势垒肖特基二极管，其特征在于，所述第一外延层和第二外延层上设置有两个掺杂区，分别为第一掺杂区和第二掺杂区；所述第一掺杂区包括第一上掺杂区和第一下掺杂区，所述第一下掺杂区设置在所述第一外延层中间，所述第一上掺杂区设置在所述第二外延层中间；所述第二掺杂区包括第二上掺杂区和第二下掺杂区，所述第二下掺杂区设置在所述第一外延层边缘，所述第二上掺杂区设置在所述第二外延层边缘。3.根据权利要求2所述的一种碳化硅结势垒肖特基二极管，其特征在于，所述第一上掺杂区和第一下掺杂区为圆柱状，所述第二上掺杂区和第二下掺杂区为圆环状。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的一种碳化硅结势垒肖特基二极管，其特征在于，所述第二外延层的顶面上在所述上掺杂区外的其余区域设有第一上金属层，所述上掺杂区顶面和所述第一上金属层的顶面设有第二上金属层，所述碳化硅衬底的底面从上往下依次设有第一下金属层和第二下金属层。5.一种碳化硅结势垒肖特基二极管的制备方法，用于制作权利要求1
‑
4任一项所述的碳化硅结势垒肖特基二极管，其特征在于，包括以下步骤：S1：在碳化硅衬底的顶面外延第一外延层；S2：通过离子注入工艺在所述第一外延层的顶面向内注入离子，形成下掺杂区；S3：在所述第一外延层的顶面外延第二外延层；S4：通过离子注入工艺在所述第二外延层的顶面向内注入离子，形成上掺杂区，所述上掺杂区贯穿所述第二外延层，所述上掺杂区的底面与所述下掺杂区的顶面接触，所述第一外延层上与所述上掺杂区对应的区域在所述下掺杂区上，且所述上掺杂区在水平方向的截面面积小于所述下掺杂区在水平方向的截面面积。6.根据权利要求5所述的一种碳化硅结势垒肖特基二...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗寅，谭在超，丁国华，
申请(专利权)人：苏州锴威特半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：