[发明专利]一种MPS结构工艺碳化硅二极管的制备方法

说明书

本发明公开一种MPS结构工艺碳化硅二极管的制备方法，包括以下步骤：在N型半导体衬底上形成N型外延层；形成零层掩膜，对零层掩膜进行蚀刻形成光刻层自对位标记；形成MPS结构区与保护环区，并进行离子注入；形成截止环区并进行离子注入；形成场截止环、保护环与MPS结构；露出MPS结构肖特基窗口区；形成MPS结构肖特基势垒；进行正面金属溅射形成金属层，引出阳极；在N型半导体衬底的背面形成背面金属层，并引出阴极。本发明方法制造的MPS结构碳化硅二极管与现有工艺制造的碳化硅二极管相比可以有效降低传统器件的正向导通压降和漏电流，提高器件高温可靠性。

技术领域

本发明涉及半导体功率器件制造技术领域，尤其涉及一种MPS结构工艺碳化硅二极管的制备方法。

背景技术

传统功率器件半导体几乎都采用硅衬底材料，以硅器件为基础的电力电子技术已相当成熟，依靠硅器件继续完善和提高电力电子装置与系统性能的潜力已十分有限。依靠新材料满足新一代电力电子装置与系统对器件性能的更高要求，早在世纪交待之前就在电力电子学界与技术界形成共识。对碳化硅电力电子器件的研究与开发随之形成热点。

碳化硅是一种宽禁带半导体，具有优越的性能，其材料性能决定了它们能够兼顾器件的功率和频率以及耐高温特性，因此可以制作高频大功率器件。

对于传统二极管而言，PIN结构具有很好的反向特性，SBD结构具有较好的正向特性。但是，如何有效降低传统二极管的正向导通压降和漏电流，同时提高器件高温可靠性已成为研究人员的研究难题。

因此，现有技术存在缺陷，需要改进。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种MPS结构工艺碳化硅二极管的制备方法。

本发明的技术方案如下：一种MPS结构工艺碳化硅二极管的制备方法，包括以下步骤：

S1、在N型半导体衬底上形成N型外延层；

S2、在所述N型外延层上形成零层掩膜，对所述零层掩膜进行蚀刻工艺形成后续光刻层自对位标记；

S3、在所述零层掩膜上进行蚀刻工艺形成光刻图形，之后形成MPS结构区与保护环区，并对MPS结构区与保护环区进行高能大剂量离子注入；

S4、进行场截止环光刻图形加工，在场截止环区进行高能大剂量重掺离子注入；

S5、对场截止环区、保护环区与MPS结构区进行超高温退火激活形成器件场截止环、保护环与MPS结构；

S6、进行孔光刻处理露出MPS结构肖特基窗口区；

S7、进行金属溅射以及快速退火形成MPS结构肖特基势垒；

S8、进行正面金属溅射形成金属层，覆盖在所述MPS结构肖特基窗口区，并通过刻蚀工艺完成金属连接引出导线，形成阳极；

S9、在N型半导体衬底的背面形成背面金属层，并引出阴极。

进一步地，所述步骤S1中的N型半导体衬底是N型硅衬底，所述外延层是N型硅外延层，所述N型外延层的厚度为5～10微米，漂移区掺杂浓度范围为1×10¹⁶cm^-3～1.5×10¹⁶cm^-3。

进一步地，所述步骤S2中的蚀刻工艺包括光刻工艺和刻蚀工艺，所述零层掩膜为光刻胶层，光刻胶层的厚为0.8～1微米，对所述零层掩膜进行采用干法刻蚀工艺形成后续光刻层自对位标记，干法刻蚀深度为0.4～0.6微米。

进一步地，所述步骤S3中蚀刻工艺包括光刻工艺和刻蚀工艺，所述步骤S3的具体步骤包括：

S31、采用低压化学气相淀积法在所述零层掩膜上沉积一二氧化硅沉积层；