[发明专利]一种基于碳化硅的漂移阶跃恢复二极管的制备方法及产品

说明书

本发明属于半导体功率器件制备技术领域，公开了一种基于碳化硅的漂移阶跃恢复二极管的制备方法及产品，包括以下步骤：以碳化硅作为N+衬底，在其上依次外延生长掺Ⅴ族元素的N基区、掺Ⅲ族元素的P基区以及掺Ⅲ族元素的重掺杂P+区；采用机械切割斜角配合离子注入的方法或者采用等离子体刻蚀多级结终端扩展(JTE)形成终端保护；在终端上淀积钝化层形成保护层；在所形成的器件两端分别加工形成阴极电极和阳极电极；由此制得基于碳化硅的漂移阶跃恢复二极管；本发明还公开了采用该方法制得的两种基于碳化硅的漂移阶跃恢复二极管；实测结果通过本发明提供的制备方法所制得的漂移阶跃恢复二极管，其阻断电压和工作温度范围有明显提升。

技术领域

本发明属于半导体功率器件技术领域，更具体地，涉及一种基于碳化硅的漂移阶跃恢复二极管的制备方法及产品。

背景技术

漂移阶跃恢复二极管(DSRD)被认为是工业应用中脉冲功率发生器的理想固态开关，最早是由俄罗斯约飞物理技术研究所的科学家在20世纪80年代中期发明。使具有一定持续时间的正向电流和反向电流通过p⁺-p-n-n⁺结构的DSRD，只要电流幅值和持续时间适合，DSRD能够迅速地截断反向电流(速度达到纳秒级)。为了最大化该效应，通过二极管的正向电流应具有低幅度和长持续时间，而反向电流应该是高幅度和短持续时间。理想状态是当反向电流幅值达到最大值时DSRD关断。

器件进一步的提升受到Si材料自身性质的局限，而SiC材料凭借其优良的性能特点成为近年来半导体器件研究中最为热门的材料之一。SiC半导体材料具有宽禁带、高击穿场强、高热导率、高饱和电子迁移率等特点，这使SiC器件能承受更高的温度、更大的电压和功率，并且SiC器件可以更好地工作在高频、高速条件下。

为了防止电场边缘集中效应，功率半导体器件需要制备终端。终端技术分为平面终端和台面终端。常见的平面终端有场板(FP)、场限环(FLR)、结终端扩展(JTE)等，台面终端有斜角(Bevel)、深槽(Deep-Dunch)等。DSRD有着终端难以设计，参数较多工艺复杂难控制的问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于碳化硅的漂移阶跃恢复二极管的制备方法及产品，其目的在于采用碳化硅制备高耐压、高稳定度的器件，解决漂移阶跃恢复二极管终端难以设计、制备工艺复杂难控制的问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于碳化硅的漂移阶跃恢复二极管的制备方法，包括：

(1)以碳化硅为N⁺衬底，在N⁺衬底上外延生长掺Ⅴ族元素的N基区；并在N基区上外延生长掺Ⅲ族元素的P基区，在P基区上外延生长掺Ⅲ族元素的重掺杂P⁺区，获得第一中间件；

(2)对上述第一中间件进行终端结构加工，获得第二中间件；

(3)在第二中间件的台面上形成台面保护层，获得第三中间件；

(4)在上述第三中间件的N⁺衬底与重掺杂P⁺区分别镀上金属，获得第四中间件；

将第四中间件置于气氛环境下进行退火处理，获得漂移阶跃恢复二极管；其中，N⁺衬底所在端形成欧姆接触电极阴极端，重掺杂P⁺区所在端形成欧姆接触电极阳极端。