[发明专利]一种碳化硅肖特基二极管及其制作方法

说明书

本发明涉及二极管技术领域，具体涉及一种碳化硅肖特基二极管及其制作方法，包括N型重掺杂碳化硅衬底、N‑型碳化硅外延，阳极区、终端、介质层、接触孔、金属层及钝化层，本发明在二极管的制作过程中采用一张掩膜版，在二极管的阳极区开口，采用多次离子注入实现N型掺杂，实现局部的漂移区的浓度增加。这样不影响器件的耐压，同时降低正向导通电阻，提高器件的功率密度。

技术领域

本发明涉及二极管技术领域，具体涉及一种碳化硅肖特基二极管及其制作方法。

背景技术

常规的碳化硅功率二极管是碳化硅肖特基势垒二极管(SBD)，主要用于开关电路中。对于肖特基势垒二极管器件有几个关键参数来表征器件的特性，正向导通电压(VF)，反向偏置漏电流(IR)，反向击穿电压(BV)，直接关系到器件的功耗和开关性能。

后来，有人将PIN结构概念引入SBD中，形成结型势垒肖特基二极管(JBS)，该结构通过反偏PN结的空间电荷区交叠阻断漏电流的导通路径，不仅将反向漏电降低了一个数量级，还提高了器件的耐压能力。当JBS二极管正向偏置时，JBS的正向特性与SBD的正向特性相似。当JBS反向偏置时，JBS的反向特性就是类似PIN二极管的反向特性，因此JBS结构具备PIN二极管和SBD的优点，即低的开启电压、高的击穿电压以及较高开关速度等，在高压和高速等领域具有广阔的应用前景。

然而，在碳化硅JBS二极管的器件设计和制作过程中，希望得到更低的正向导通电压，更小的漏电和更高的耐压。很多降低VF做法是降低碳化硅外延层的厚度或者提高外延层的浓度，这样会同时势必造成BV降低和漏电增大，需要在降低VF、不牺牲漏电和耐压得到平衡，需要一种新的器件结构和制作方法。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明公开了一种碳化硅肖特基二极管及其制作方法，用于解决上述问题。

本发明通过以下技术方案予以实现：

第一方面，本发明提供一种碳化硅肖特基二极管的制作方法，包括以下步骤：

S1使用碳化硅衬底并以此外延衬底，激光打标，清洗后刻蚀外延层，形成对准标记；

S2淀积氧化层离子注入保护层，涂胶光刻显影后，注入高能离子，形成局部N型掺杂；

S3淀积硬掩膜层，涂光刻胶、曝光、显影定义出阳极区和终端区，注入高能离子后去除硬掩膜层；

S4碳化硅正面涂胶或溅射碳膜层，经高温退火激活，氧化并淀积介质层，并使用干法或者湿法开接触孔；

S5溅射金属并刻蚀金属层，淀积形成钝化层，经聚亚酰胺覆盖并曝光显影定义图形，最后做背面处理，完成制作。

更进一步的，所述方法中，使用N型重掺杂碳化硅衬底，并使用N-型碳化硅外延层生长，依次进行激光打标，将衬底清洗，涂胶光刻，并刻蚀N-型碳化硅外延层，形成对准标记。

更进一步的，所述方法中，高能离子注入，形成局部N型掺杂时，注入次数为3-6次，注入离子源为N元素或者P元素，注入能量为20Kev-2Mev，注入剂量为1e11-1e13。

更进一步的，所述方法中，终端区是场线环或者横向变掺杂结终端延伸，并用等离子体干法刻蚀掩膜层，开口斜度大于87°。

更进一步的，所述方法中，阳极区和终端注入时，使用高能离子注入，其中，注入次数为3-6次，注入离子源为Al元素或者B元素，注入能量为20Kev-1Mev。

更进一步的，所述方法中，高温退火激活时，退火温度＞1600℃，退火时间5-10min，去除碳膜通过刻蚀或者炉管通氧气。

更进一步的，所述方法中，通过炉管氧化一层氧化层，并淀积一层氧化层，通过干法或者湿法开接触孔。