[发明专利]一种低势垒肖特基二极管及其制备方法

说明书

本发明公开了一种低势垒肖特基二极管及其制备方法，该肖特基二极管的肖特基势垒金属包括上下两层金属，其中下层金属为把高势垒金属的纳米级颗粒均匀的掺入低势垒金属中的合金，上层金属为低势垒金属；肖特基二极管的有源区势垒调制层的掺杂浓度高于沟道层，所述沟道层的掺杂浓度高于漂移层。本申请中的肖特基接触的外延层表面形成高掺杂层，并且用高低不同势垒两种金属的合金形成一薄层的肖特基接触层，最终根据以上两个因素增加了半导体表面的最高电场，根据镜像力原理对肖特基接触的势垒高度进一步降低，形成比单一金属的势垒更低的肖特基二极管。

技术领域

本发明涉及半导体领域，具体涉及一种低势垒肖特基二极管及其制备方法。

背景技术

肖特基二极管由于是单极型器件，几乎无反向恢复电流，比pn二极管具有更好的反向恢复特性。宽禁带半导体碳化硅(SiC)的肖特基二极管可以做到耐压3300V以上，在高压、高频开关电路中具有更好的优势。但是，同样由于碳化硅材料的宽带隙特性，SiC肖特基二极管的势垒一般都比较高，如工业界经常用的Ti、MO势垒在1.2-1.3eV之间，而Ni、Pt的势垒则大于1.6eV。势垒高可以使器件承受更高的耐压，以及耐高温的应用能力，但是高势垒使得二极管的正向压降升高，导通损耗增加。目前SiC肖特基二极管的功耗主要发生在高势垒上。如对于常规10A的器件，正向压降为1.5V，而器件开启电压达到0.9V，成为损耗的主要部分。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种低势垒肖特基二极管，其有效解决了目前SiC肖特基二极管的功耗主要发生在高势垒上的问题。本发明的另一目的在于提供一种低势垒肖特基二极管的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种低势垒肖特基二极管，所述肖特基二极管的肖特基势垒金属包括上下两层金属，其中下层金属为把高势垒金属的纳米级颗粒均匀的掺入低势垒金属中的合金，上层金属为低势垒金属；肖特基二极管的有源区势垒调制层的掺杂浓度高于沟道层，所述沟道层的掺杂浓度高于漂移层。

进一步，所述高势垒金属为Au、Ni、Pt或Pd；所述低势垒金属为Ti、Mo或W。

进一步，所述肖特基势垒金属的两侧并联了pn二极管。

一种低势垒肖特基二极管的制备方法，所述方法包括如下步骤：

1)首先在外延片做上光刻标记，然后进行n型离子注入，形成沟道层和势垒调制层；

2)以步骤1)中剩下的SiO2为掩膜进行离子注入，注入的为p型掺杂离子，多次注入在凹槽底部形成一个p型掺杂区，注入完成后去除掩膜；再用光刻方法形成结终端区注入的掩膜，进行结终端区离子注入，同样注入p型掺杂离子；

3)去除步骤2)中的注入掩膜，在器件表面淀积一薄层石墨层作为保护，之后进行激活退火；

4)去除所述石墨层，对SiC表面进行清洗；之后进行牺牲氧化工艺，用热氧化的方法生长一层氧化层，再用HF或BOE腐蚀掉所述氧化层；

5)再进行热氧化生长SiO2钝化层，用PECVD或CVD方法生长场介质层，用光刻、刻蚀或BOE腐蚀的方法去掉有源区内的介质，保留结终端区的介质，形成介质对终端区的保护；

6)用光刻、蒸发金属和剥离的方法在浅槽底部p区做上欧姆接触金属，背面淀积金属，进行快速退火形成欧姆接触；

7)在表面淀积高势垒肖特基金属颗粒层，颗粒相对均匀分散的分布在SiC表面，厚度为1-2层颗粒；然后再淀积低势垒肖特基金属层；之后进行快速热退火处理；最后用光刻腐蚀的方法腐蚀有源区外的金属；