[发明专利]一种碳化硅超结二极管及其制备方法

权利要求书

1.一种碳化硅超结二极管的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

在碳化硅衬底的正面形成外延薄膜，并采用高温高能离子注入方法向所述外延薄膜的上表面注入离子，形成超结结构；

分别在所述外延薄膜的上表面和碳化硅衬底的背面淀积金属，形成第一金属电极和第二金属电极。

2.如权利要求1所述的一种碳化硅超结二极管的制备方法，其特征在于，所述采用高温高能离子注入方法向外延薄膜的上表面注入离子之前包括：

采用RCA标准清洗法对所述碳化硅衬底和外延薄膜进行清洗；

在所述清洗后的外延薄膜的上表面形成离子注入掩膜层；

在所述离子注入掩膜层的上表面形成离子注入窗口，并通过所述离子注入窗口向外延薄膜注入离子。

3.如权利要求1所述的一种碳化硅超结二极管的制备方法，其特征在于，所述采用高温高能离子注入方法向外延薄膜的上表面注入离子包括：采用单步离子注入法或多步离子注入法向外延薄膜注入离子。

4.如权利要求1所述的一种碳化硅超结二极管的制备方法，其特征在于，

所述高温高能离子注入方法的温度为0～1000℃，离子注入能量为1kev～500MeV，离子注入剂量为1×10¹⁰-1×10¹⁶(atom/cm^-2)。

5.一种碳化硅超结二极管，其特征在于，所述碳化硅超结二极管包括：

碳化硅衬底；

外延薄膜，其设置在所述碳化硅衬底的正面；

超结结构，其设置在所述外延薄膜内；所述超结结构为通过高温高能离子注入方法向所述外延薄膜的上表面注入离子形成的超结结构；

第一金属电极，其设置在所述外延薄膜的上表面；

第二金属电极，其设置在所述碳化硅衬底的背面。

6.如权利要求5所述的一种碳化硅超结二极管，其特征在于，

所述碳化硅衬底为n型或p型碳化硅，所述碳化硅为4H-SiC或6H-SiC；

所述外延薄膜的厚度为0.1μm-500μm，其掺杂浓度为1×10¹³-1×10²¹cm^-3；

所述超结结构的掺杂离子为氮离子、磷离子、铝离子或硼离子，所述掺杂离子的浓度为1×10¹⁰-1×10¹⁶cm^-2。

7.如权利要求5所述的一种碳化硅超结二极管，其特征在于，所述碳化硅超结二极管还包括离子注入掩膜层，其设置在所述外延薄膜的上表面；

所述离子注入掩膜层包括离子注入窗口。

8.如权利要求7所述的一种碳化硅超结二极管，其特征在于，

所述离子注入掩膜层为由硅、硅氧化合物、硅氮化合物或金属构成的单层薄膜层；或者，

所述离子注入掩膜层为由硅、硅氧化合物、硅氮化合物和金属中至少两种材料构成的多层薄膜层；所述多层薄膜层中各薄膜层的厚度均为0.001～200μm。

9.如权利要求7所述的一种碳化硅超结二极管，其特征在于，

所述离子注入窗口为叉指结构或平行长条状或圆环形或方形，所述平行长条状包括多个平行的长方形；或者，所述离子注入窗口为包含所述叉指结构、平行长条状、圆环形和方形中至少两种形状的组合图形。

所述离子注入窗口的长、宽或半径为0.01μm～50cm。

10.如权利要求5所述的一种碳化硅超结二极管，其特征在于，所述碳化硅超结二极管为碳化硅肖特基二极管、碳化硅结势垒肖特基二极管、碳化硅混合PN结肖特基二极管或碳化硅混合PiN结肖特基二极管。