[发明专利]基于台阶状P型CBN与SiC混合结构的4H-SiC二极管及制备方法

说明书

本发明涉及一种基于台阶状P型CBN与SiC混合结构的4H‑SiC二极管，包括：自下而上依次层叠设置的欧姆接触电极、N型SiC衬底层、N型SiC外延层和肖特基接触电极，其中，肖特基接触电极位于N型SiC外延层的中间区域；N型SiC外延层上表面的边缘形成阶梯状环形台阶；N型SiC外延层上表面的中间区域设置有T型凹槽；N型SiC外延层上表面边缘的底层的台阶面上设置有第一P型注入区；N型SiC外延层上表面边缘的中间层和顶层的台阶面上设置有第一P型终端；T型凹槽的外围绕设有第二P型终端；T型凹槽的下方设置有第二P型注入区。本发明的4H‑SiC二极管，提升了中间区域的正向电流导通路径，通过P型氮化硼和碳化硅材料之间的调控，可以提高电场分布均匀性。

技术领域

本发明属于半导体技术领域，具体涉及一种基于台阶状P型CBN与SiC混合结构的4H-SiC二极管及制备方法。

背景技术

SiC材料禁带宽度大、击穿电场高、饱和漂移速度和热导率大，这些材料优越性能使其成为制作高功率、高频、耐高温、抗辐射器件的理想材料。碳化硅肖特基二极管具有击穿电压高、电流密度大、工作频率高等一系列优点，因此发展前景非常广泛。目前碳化硅肖特基二极管面临的主要问题之一就是使器件实现较高的功率容量。

为了实现较高的功率容量，从器件技术角度，一方面要使得4H-SiC肖特基二极管维持较高的反向击穿电压，另一方面也要提升正向的导通电流密度。然而，在常规传统的平面结构4H-SiC功率肖特基二极管制作工艺中，仅有一次P+离子注入工艺来实现上述目的，通常为环状结构，该环状结构的横向尺寸、间距影响了电场分布，不利于反向击穿电压的稳定。此外，平面结构下，器件的导通路径较窄，导致正向导通电流密度不够大。这些都影响了器件整体性能的提升。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种基于台阶状P型CBN与SiC混合结构的4H-SiC二极管及制备方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本发明提供了一种基于台阶状P型CBN与SiC混合结构的4H-SiC二极管，包括：自下而上依次层叠设置的欧姆接触电极、N型SiC衬底层、N型SiC外延层和肖特基接触电极，其中，

所述肖特基接触电极位于所述N型SiC外延层的中间区域；

所述N型SiC外延层上表面的边缘形成阶梯状环形台阶；

所述N型SiC外延层上表面的中间区域设置有T型凹槽；

所述N型SiC外延层上表面边缘的底层的台阶面上设置有第一P型注入区；

所述N型SiC外延层上表面边缘的中间层和顶层的台阶面上设置有第一P型终端；

所述T型凹槽的外围绕设有第二P型终端；

所述T型凹槽的下方设置有第二P型注入区；

在本发明的一个实施例中，所述第一P型注入区、所述第一P型终端和所述第二P型终端均为封闭环结构，所述第二P型注入区为条形结构。

在本发明的一个实施例中，所述第一P型终端和所述第二P型终端的材料为P型立方相氮化硼。

在本发明的一个实施例中，所述第一P型注入区和所述第二P型注入区的材料为P型4H-SiC。

在本发明的一个实施例中，所述P型4H-SiC的掺杂浓度为10¹⁹-10²⁰cm^-3次方量级。

在本发明的一个实施例中，所述基于台阶状P型CBN与SiC混合结构的4H-SiC二极管还包括钝化层，所述钝化层设置在所述N型SiC外延层上并覆盖所述N型SiC外延层上表面边缘的所述第一P型注入区和所述第一P型终端。