[发明专利]一种新型n-i-p-n半台面垂直结构的碳化硅雪崩二极管及其制备方法

权利要求书

1.一种新型n-i-p-n半台面垂直电极结构的碳化硅雪崩二极管，其特征在于：为n-i-p-n结构；新型n-i-p-n半台面垂直电极结构的碳化硅雪崩二极管从下到上依次包括：下金属接触电极、n型导电SiC衬底、p型SiC接触层、i型SiC雪崩层、n型SiC过渡层、n+型SiC接触层和上金属接触电极，其中，n型SiC过渡层和n+型SiC接触层形成下大上小的台面状，n型SiC过渡层的下表面面积小于i型SiC雪崩层上表面面积，n型SiC过渡层的外围、n+型SiC接触层的外围、及没有被n型SiC过渡层覆盖的i型SiC雪崩层的上表面均设有钝化层，将刻蚀至i层的台面定义为半台面。

2.如权利要求1所述的新型n-i-p-n半台面垂直电极结构的碳化硅雪崩二极管，其特征在于：上、下金属接触电极的厚度均为0.1-10μm。

3.如权利要求1或2所述的新型n-i-p-n半台面垂直电极结构的碳化硅雪崩二极管，其特征在于：n型导电SiC衬底的厚为50-500μm；p型SiC接触层的厚度为1-20μm；i型SiC雪崩层的厚度为0.2-2μm；n型SiC过渡层的厚度为0.1-0.5μm；n+型SiC接触层的厚度为0.1-0.5μm。

4.如权利要求1或2所述的新型n-i-p-n半台面垂直电极结构的碳化硅雪崩二极管，其特征在于：台面的底角小于45°。

5.如权利要求1或2所述的新型n-i-p-n半台面垂直电极结构的碳化硅雪崩二极管，其特征在于：上、下金属接触电极的结构相同，均包括依次相接的：Ni层、Ti层、Al层和Au层；上金属接触电极的Ni层与n+型SiC接触层相接，下金属接触电极的Ni层与n型导电SiC衬底相接。

6.权利要求1-5任意一项所述的新型n-i-p-n半台面垂直电极结构的碳化硅雪崩二极管的制备方法，其特征在于：在n型导电SiC衬底上依次外延生长p型SiC接触层、i型SiC雪崩层、n型SiC过渡层以及n+型SiC接触层，然后利用光刻胶回流和等离子体干法刻蚀方法由上至下形成倾斜台面，倾斜台面仅刻蚀达到i型SiC雪崩层即可；然后对刻蚀后的表面做钝化处理，形成钝化层；最后完成上、下金属接触电极的制备，其中，上金属接触电极位于n+型SiC接触层的顶部，下金属接触电极位于n型导电SiC衬底的底部；上、下金属接触电极的材料包含钛、铝、镍、金或铂中的至少一种。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于：p型SiC接触层的平均掺杂浓度介于2×10¹⁷cm^-3-3×10¹⁹cm^-3之间；i型SiC雪崩层的平均掺杂浓度介于2×10¹²cm^-3-1×10¹⁷cm^-3之间；n型SiC过渡层的平均掺杂浓度介于2×10¹⁷cm^-3-1×10¹⁹cm^-3之间；n+型SiC接触层的平均掺杂浓度大于n型SiC过渡层的平均掺杂浓度。

8.权利要求6或7所述的方法，其特征在于：钝化层所采用的材料的平均击穿场强均大于5MV/cm。

9.权利要求6或7所述的方法，其特征在于：钝化层所采用的材料包含SiO₂、Si₃N₄、或SiN_x中至少一种。