肖特基勢(shì)壘二極管及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種肖特基勢(shì)皇二極管及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]碳化硅(SiC)半導(dǎo)體材料是繼第一代元素半導(dǎo)體材料(硅(Si))和第二代化合物半導(dǎo)體材料(砷化鎵(GaAs)、磷化鎵(GaP)、磷化銦(InP)等)之后發(fā)展起來的第三代寬禁帶半導(dǎo)體材料，它具有帶隙寬、臨界擊穿電場(chǎng)高、熱導(dǎo)率高、飽和電子漂移速率高、介電常數(shù)小、抗輻射能力強(qiáng)和化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，因此在高溫、高頻、光電子及抗輻射等方面具有巨大的應(yīng)用潛能。
[0003]碳化娃材料的肖特基勢(shì)皇二極管(Schottky Barrier D1de，簡(jiǎn)稱SBD)是一種應(yīng)用較廣泛的二極管，通常包括從下至上疊層設(shè)置的歐姆接觸電極、N型碳化硅襯底、低摻雜N型外延、肖特基接觸電極，在低摻雜N型外延中形成有多個(gè)箱型結(jié)構(gòu)的P型高摻雜區(qū)。但是，現(xiàn)有的肖特基勢(shì)皇二極管的開啟電壓較高，一般在1.0V以上，使肖特基勢(shì)皇二極管的導(dǎo)通電阻增大，因而增加了通態(tài)損耗，限制了肖特基勢(shì)皇二極管的應(yīng)用范圍。
[0004]因此，開啟電壓較高是肖特基勢(shì)皇二極管需要解決的一個(gè)重要技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種肖特基勢(shì)皇二極管，以解決現(xiàn)有的肖特基勢(shì)皇二極管的開啟電壓較高的技術(shù)問題。
[0006]本發(fā)明提供一種肖特基勢(shì)皇二極管，包括:
[0007]N型碳化硅襯底；
[0008]位于所述N型碳化娃襯底上的低摻雜N型外延層；
[0009]位于所述低摻雜N型外延層上的高摻雜N型外延層；
[0010]位于所述低摻雜N型外延層和所述高摻雜N型外延層中的P型高摻雜區(qū)；
[0011]位于所述高摻雜N型外延層上的肖特基接觸電極；
[0012]位于所述N型碳化硅襯底下方的歐姆接觸電極。
[0013]進(jìn)一步，所述高摻雜N型外延層的厚度小于電子平均自由程。
[0014]優(yōu)選的，所述高摻雜N型外延層的摻雜濃度為116原子/cm3量級(jí)至10 17原子/cm3量級(jí)。
[0015]優(yōu)選的，所述P型高摻雜區(qū)的摻雜濃度為118原子/cm 3量級(jí)至10 19原子/cm 3量級(jí)。
[0016]本發(fā)明還提供一種肖特基勢(shì)皇二極管的制造方法，包括:
[0017]在所述N型碳化娃襯底上形成低摻雜N型外延層；
[0018]在所述低摻雜N型外延層上形成高摻雜N型外延層；
[0019]在所述低摻雜N型外延層和所述高摻雜N型外延層中形成P型高摻雜區(qū)；
[0020]在所述高摻雜N型外延層上形成肖特基接觸電極；
[0021]在所述N型碳化硅襯底下形成歐姆接觸電極。
[0022]其中，在所述低摻雜N型外延層上形成高摻雜N型外延層，具體為:
[0023]通過外延生長(zhǎng)工藝，在所述低摻雜N型外延層上形成高摻雜N型外延層。
[0024]或者為:
[0025]通過離子注入工藝，在所述低摻雜N型外延層上形成高摻雜N型外延層。
[0026]進(jìn)一步，所述高摻雜N型外延層的厚度小于電子平均自由程。
[0027]優(yōu)選的，所述高摻雜N型外延層的摻雜濃度為116原子/cm3量級(jí)至10 17原子/cm3量級(jí)。
[0028]優(yōu)選的，所述P型高摻雜區(qū)的摻雜濃度為118原子/cm 3量級(jí)至10 19原子/cm 3量級(jí)。
[0029]本發(fā)明帶來了以下有益效果:本發(fā)明提供的肖特基勢(shì)皇二極管中，在肖特基接觸電極與低摻雜N型外延層之間設(shè)置了高摻雜N型外延層，改善了肖特基接觸電極與半導(dǎo)體之間的界面特性，降低了肖特基接觸電極一側(cè)勢(shì)皇的高度，從而降低了肖特基勢(shì)皇二極管的開啟電壓，優(yōu)化了肖特基勢(shì)皇二極管的開關(guān)特性。
[0030]本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過在說明書、權(quán)利要求書以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和獲得。
【附圖說明】
[0031]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要的附圖做簡(jiǎn)單的介紹:
[0032]圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的肖特基勢(shì)皇二極管的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的肖特基勢(shì)皇二極管中摻雜濃度的示意圖；
[0034]圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的肖特基勢(shì)皇二極管的勢(shì)皇高度的示意圖；
[0035]圖4a至圖4g是本發(fā)明實(shí)施例提供的肖特基勢(shì)皇二極管的制造過程的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036]以下將結(jié)合附圖及實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式，借此對(duì)本發(fā)明如何應(yīng)用技術(shù)手段來解決技術(shù)問題，并達(dá)成技術(shù)效果的實(shí)現(xiàn)過程能充分理解并據(jù)以實(shí)施。需要說明的是，只要不構(gòu)成沖突，本發(fā)明中的各個(gè)實(shí)施例以及各實(shí)施例中的各個(gè)特征可以相互結(jié)合，所形成的技術(shù)方案均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0037]如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的肖特基勢(shì)皇二極管，包括:
[0038]本發(fā)明提供一種肖特基勢(shì)皇二極管，包括:
[0039]N型碳化硅襯底1，其厚度通常可以為幾百微米，由碳化硅和摻雜在其中的非金屬雜質(zhì)組成，摻雜濃度為118至10 19原子/Cm 3量級(jí)。
[0040]位于N型碳化娃襯底I上的低摻雜N型外延層2。低摻雜N型外延層2的厚度通?？梢詾閹孜⒚字翈资⒚祝商蓟韬蛽诫s在其中的雜質(zhì)組成，摻雜濃度為115原子/cm3量級(jí)至10 16原子/cm 3量級(jí)。
[0041]位于低摻雜N型外延層2上的高摻雜N型外延層3。高摻雜N型外延層3由碳化硅和摻雜在其中的雜質(zhì)組成，其摻雜濃度應(yīng)當(dāng)高于低摻雜N型外延層2 —個(gè)數(shù)量級(jí)以上，高摻雜N型外延層3的摻雜濃度優(yōu)選為116原子/cm 3量級(jí)至10 17原子/cm 3量級(jí)。
[0042]位于低摻雜N型外延層2和高摻雜N型外延層3中的多個(gè)箱型結(jié)構(gòu)的P型高摻雜區(qū)4。P型高摻雜區(qū)4的深度小于I微米，大于高摻雜N型外延3，且P型高摻雜區(qū)4的頂端與高摻雜N型外延層3的頂端齊平，底端位于低摻雜N型外延層2中。P型高摻雜區(qū)4的由碳化硅和摻雜在其中的雜質(zhì)組成，摻雜濃度優(yōu)選為118原子/cm3量級(jí)至10 19原子/cm3量級(jí)。
[0043]位于高摻雜N型外延層3上的肖特基接觸電極5，以及位于N型碳化硅襯底2之下的歐姆接觸電極6。
[0044]本發(fā)明實(shí)施例提供的肖特基勢(shì)皇二極管中，在肖特基接觸電極5與低摻雜N型外延層2之間設(shè)置了高摻雜N型外延層3，如圖2所示，圖2中縱軸表示肖特基接觸電極5與高摻雜N型外延層3的接觸面，縱軸左側(cè)為肖特基接觸電極5，縱軸右側(cè)為高摻雜N型外延層3和低摻雜N型外延層2?？v軸的數(shù)值表示摻雜濃度，橫軸的數(shù)值表示肖特基勢(shì)皇二極管內(nèi)與接觸面之間的距離，橫軸上的Ο-a段對(duì)應(yīng)高摻雜N型外延層3的厚度，a點(diǎn)右側(cè)的部分對(duì)應(yīng)低摻雜N型外延層2。從圖2中可以看出，高摻雜N型外延層3內(nèi)的摻雜濃度n2約為低摻雜N型外延2內(nèi)摻雜濃度nl的一個(gè)數(shù)量級(jí)以上。
[0045]通過設(shè)置高摻雜N型外延層3，能夠改善肖特基接觸電極5與半導(dǎo)體之間的界面特性，降低了肖特基接觸電極5 —側(cè)勢(shì)皇的高度，如圖3所示，圖2中縱軸表示肖特基接觸電極5與高摻雜N型外延層3的接觸面，縱軸左側(cè)為肖特基接觸電極5，縱軸右側(cè)為高摻雜N型外延層3和低摻雜N型外延層2。縱軸的數(shù)值表示勢(shì)皇高