一種高壓肖特基二極管的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種肖特基二極管，尤其是一種可以提供高壓的肖特基二極管以及高壓肖特基二極管的制備方法。
【背景技術】
[0002]肖特基二極管又稱肖特基勢皇二極管(簡稱SBD)，它屬一種低功耗、超高速半導體器件。最顯著的特點為反向恢復時間極短(可以小到幾納秒)，正向導通壓降僅0.4V左右。其多用作高頻、低壓、大電流整流二極管、續流二極管、保護二極管，也有用在微波通信等電路中作整流二極管、小信號檢波二極管使用。在通信電源、變頻器等中比較常見。
[0003]肖特基二極管是貴金屬(金、銀、鋁、鉑等)A為正極，以N型半導體B為負極，利用二者接觸面上形成的勢皇具有整流特性而制成的金屬-半導體器件。因為N型半導體中存在著大量的電子，貴金屬中僅有極少量的自由電子，所以電子便從濃度高的B中向濃度低的A中擴散。顯然，金屬A中沒有空穴，也就不存在空穴自A向B的擴散運動。隨著電子不斷從B擴散到A，B表面電子濃度逐漸降低，表面電中性被破壞，于是就形成勢皇，其電場方向為B — A。但在該電場作用之下，A中的電子也會產生從A — B的漂移運動，從而消弱了由于擴散運動而形成的電場。當建立起一定寬度的空間電荷區后，電場引起的電子漂移運動和濃度不同引起的電子擴散運動達到相對的平衡，便形成了肖特基勢皇。
[0004]SiC材料禁帶寬度大，擊穿電場高，飽和漂移速度和熱導率大，化學性能穩定，抗輻射能力強，結實耐磨損。這些內在材料優越性能使其成為制作高功率、高頻、耐高溫、抗輻射器件的理想材料，在航天、航空、石油勘探、核能、通信等領域有廣泛的應用前景。
[0005]近年來，溝槽技術被廣泛使用，常用的溝槽型結構是由介質層及導電介質組成的。肖特基勢皇二極管使用溝槽結構有兩個重要原因，其一，傳統平面型結構容易表面擊穿，對器件的可靠性帶來挑戰，而溝槽結構肖特基勢皇二極管克服了平面型結構的這一缺點；其二，溝槽型肖特基勢皇二極管利用電荷平衡原理可以提高器件的擊穿電壓。
[0006]肖特基二極管最大的缺點是其反向偏壓較低及反向漏電流偏大，像使用硅及金屬為材料的肖特基二極體，其反向偏壓額定耐壓最高只到50V，而反向漏電流值為正溫度特性，容易隨著溫度升高而急遽變大。
【發明內容】
[0007]本發明的發明目的在于:針對上述存在的問題，提供一種由碳化硅作為襯底，有溝槽結構的耐高壓肖特基二極管，以及高壓肖特基二極管的制備方法。
[0008]本發明采用的技術方案如下:
本發明高壓肖特基二極管，包括襯底、外延層、金屬接觸層和保護層；所述襯底上表面外延生長有外延層；多個溝槽，間隔形成于所述外延層中；所述金屬接觸層設于外延層的上表面；所述金屬接觸層兩端各設有一個歐姆接觸金屬，肖特基接觸金屬設置于金屬接觸層的中心部位，歐姆接觸金屬與肖特基接觸金屬之間設置有源層；所述肖特基接觸金屬上表面設有保護層；所述歐姆接觸為高壓肖特基二極管的陰極；所述肖特基接觸為高壓肖特基二極管的陽極。
[0009]進一步，所述溝槽的槽壁介質采用的是S1，厚度為1 um?3um,深度為2 um?7um,溝槽的間隔寬度為1 um?2um，溝槽的寬度為0.5um，所述溝槽的開口直徑小于底部的直徑；所述溝槽內填充有P型硅。
[0010]在以上結構中，當介質厚度為1 um?3um時，介質的交界位置以及溝槽底部的電場基本相等，漂移區電場分布更加均勻，獲得最大的擊穿電壓。
[0011]進一步，所述肖特基接觸金屬所采用的是Ni或Ti，肖特基接觸金屬的厚度為1.3um,肖特基接觸金屬的厚度大于有源層的厚度。
[0012]進一步，所述碳化娃外延層的厚度約為3um?8um，所述碳化娃外延層的厚度大于襯底的厚度。
[0013]在以上結構中，當外延層的厚度為6 μπι時，既能滿足擊穿電壓的要求，也可以最大限度的減小串聯電阻，提高截止頻率；碳化硅材料禁帶寬度大，擊穿電場高，飽和漂移速度和熱導率大，化學性能穩定，抗輻射能力強，結實耐磨損。
[0014]進一步，所述保護層為Au，厚度為1?2um ;所述保護層覆蓋了整個肖特基接觸金屬的上表面。
[0015]進一步，所述襯底采用的是SiC材料，厚度為300 μ m，襯底周圍有一層S1薄膜；所述有源層采用的是ZnO。
[0016]一種高壓肖特基二極管的制備方法，其特征在于:包括以下幾個步驟:
步驟一:采用SiC材料，制作襯底；
步驟二:在SiC基底上外延生長厚度約為6 μ m的外延層；
步驟三:在外延層的表面的中間部位刻蝕多個溝槽，在碳化硅的表面覆蓋一層Si02薄膜，使碳化硅與外界隔離出來，凹槽的內壁覆蓋一層Si02薄膜，在溝槽中填充P型硅，填滿后去掉多余的P型硅，在凹槽的開口覆蓋一層S1j莫；
步驟四:外延層兩端在高真空中電子束蒸發厚度為1.3um的T1、N1、Ag合金，在氬氣保護下，950攝氏度退火，形成歐姆接觸；
步驟五:外延層中間部分在高真空中電子束蒸發厚度為1.0um的Ti或Ni，在氬氣保護下，650攝氏度退火，形成肖特基接觸；歐姆接觸與肖特基接觸之間填充有源層ZnO薄膜；步驟六:在肖特基接觸金屬上蒸Au作為加厚及防氧化保護層。
[0017]進一步，所述溝槽的形狀為橢球形或圓柱形，溝槽的寬度為0.5um。
[0018]進一步，所述P型硅的摻雜濃度為2X1016/cm3?3.4X1016/cm3。
[0019]進一步，所述襯底的摻雜濃度為1 X 1019/cm3?2.0X 1019/cm3 ;所述碳化娃外延層的摻雜濃度為 2.6X1016/cm3 ?3.0 X 1016/cm3。
[0020]綜上所述，由于采用了上述技術方案，本發明的有益效果是:
1、利用溝槽刻版帶光角度離子注入的方法形成P型阱區，在器件反向偏壓時與N型外延層實現雙向耗盡，并非傳統技術中在溝槽淀積絕緣層單向耗盡，從而能提高外延層濃度，保證器件導通壓降要求的同時，提高器件的擊穿電壓；
2、所述溝槽的側壁的厚度較小，能在器件反向耐壓時形成有效耗盡，從而減小漏電流；而所述溝槽的深度較大，能提高器件的可靠性。
[0021]3、歐姆接觸與肖特基接觸之間通過有源層ZnO連接，可以克服半導體襯底附加電阻的影響，減小電阻，提高擊穿電壓。
【附圖說明】
[0022]本發明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中:
圖1是高壓肖特基二極管的結構示意圖。
[0023]圖中標記:1為保護層，2為肖特基接觸金屬，3為歐姆接觸金屬，4為外延層，5為襯底，6為有源層，7為溝槽。
【具體實施方式】
[0024]本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
[0025]本說明書(包括