[发明专利]一种基于碳化硅的半导体断路开关及其制备方法

权利要求书

1.一种基于碳化硅的半导体断路开关的制备方法，其特征在于，包括下列步骤：

(1)以碳化硅为N⁺衬底，在N⁺衬底上外延生长掺磷的N基区，并在所述N基区上外延生长掺铝的P基区，获得第一中间件；

(2)在所述第一中间件的P基区上外延生长掺硼的重掺杂P⁺区，获得第二中间件；

(3)在所述第二中间件的N⁺衬底与重掺杂P⁺区分别镀上金属，获得第三中间件；

将所述第三中间件置于氮气的氛围环境，在900℃～1050℃温度下退火5min～10min，获得第四中间件；其中，N⁺衬底所在端形成欧姆接触电极阴极端，重掺杂P⁺区所在端形成欧姆接触电极阳极端；

(4)对所述第四中间件的阴极端和阳极端进行台面加工，形成PN结倾斜面，倾斜角为40°～60°，再采用反应离子刻蚀工艺执行表面处理，形成台面；

(5)在步骤(4)所形成的台面上增加台面保护层。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，外延生长的环境温度控制在1650℃～1850℃，N基区掺磷的掺杂浓度为10¹⁴/cm³～10¹⁵/cm³，厚度为10μm～100μm；P基区掺铝的掺杂浓度为10¹⁶/cm³～10¹⁷/cm³，且以浓度梯度为9*10¹⁴/(cm³·μm)～9*10¹⁵/(cm³·μm)递增生长，厚度为10μm～100μm。

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，外延生长的环境温度控制在1650℃～1850℃，N基区掺磷的掺杂浓度为10¹⁶/cm³～10¹⁷/cm³，且以浓度梯度为9*10¹⁴/(cm³·μm)～9*10¹⁵/(cm³·μm)递增生长，厚度为10μm～100μm；P基区掺铝的掺杂浓度为10¹⁴/cm³～10¹⁵/cm³，厚度为10μm～100μm。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，掺硼的重掺杂P⁺区的掺杂浓度为10¹⁹/cm³，厚度为1μm～5μm。

5.如权利要求1至4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)包括如下子步骤：

(3.1)采用缓冲氧化蚀刻剂去除N⁺衬底和重掺杂P⁺区表面的自然氧化层；并在真空环境下，采用磁控溅射法，以300W～450W的功率，在N⁺衬底溅射一层100nm～200nm的金属镍；

(3.2)在真空环境下，采用磁控溅射法，以300W～400W的功率，在重掺杂P⁺区依次溅射一层100nm～150nm的铝金属和一层25nm～50nm的钛金属，获得第三中间件。

6.如权利要求1至4任一项所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤(3)形成欧姆接触电极之后，在两个欧姆接触电极均溅射一层金属保护膜。

7.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)具体如下：

(4.1)采用机械切割成斜角的方法进行台面加工，将器件切割穿透，使器件倾斜面与重掺杂P⁺区阳极端面呈40°～60°正斜角；

(4.2)利用反应离子刻蚀工艺执行表面处理，感应耦合等离子体刻蚀功率为400W～500W、偏置射频功率为120W～130W、CF₄/O₂的比率为15/22、气压为0.25Pa、温度T为0℃、刻蚀时间1000s～2000s。