[发明专利]碳化硅肖特基二极管及其制作方法

说明书

一种碳化硅二极管，其包含碳化硅衬底(20)、位于碳化硅衬底顶部的碳化硅层(24)、设置在碳化硅层上并沿着碳化硅层顶表面彼此分离两个第一低势垒金属部分(36)、连接到两个低势垒金属部分的第一高势垒金属部分(30)。碳化硅层比碳化硅衬底更薄并且具有更低的掺杂。第一高势垒金属部分位于碳化硅层上的沿着碳化硅层顶表面方向的两个第一低势垒金属部分之间。通过减小结势垒处的漏电流，碳化硅二极管的反向击穿电压显著提高。

【技术领域】

本发明涉及半导体器件，特别涉及碳化硅二极管。

【背景技术】

碳化硅(SiC)器件属于所谓的宽带隙半导体组，与常用的硅(Si)相比，它们为高压功率半导体提供了许多有吸引力的特性。特别是，SiC的击穿场强度和导热率要高得多，这使得它们对功率电子系统至关重要。这些二极管具有与硅制成二极管相当的静态性能。此外，基于碳化硅的肖特基二极管不会受到开关损耗的影响。

但是，现有的碳化硅二极管经常遇到其他问题，包括但不限于大的漏电流和低的反向击穿电压，这会使碳化硅二极管的性能劣化。如果二极管漏电流很高，则阻断电压(blockingvoltage)会很低。因此，对于较高的阻断电压应用，需要改善漏电流。

【发明内容】

鉴于前述背景，本发明的目的是提供一种替代的碳化硅二极管阵列，其消除或至少减轻了上述技术问题。

上述目的通过主要权利要求的特征组合来满足；从属权利要求还公开了本发明的其他有利实施例。

本领域技术人员将从以下描述得出本发明的其他目的。因此，上述目的陈述并非详尽无遗，仅用于说明本发明的许多目的中的一些目的。

因此，在一方面，本发明是碳化硅二极管，其包含碳化硅衬底、碳化硅衬底顶部上的碳化硅层、设置在碳化硅层上两个第一低势垒金属部分(沿着碳化硅层顶表面彼此分离)、以及连接到两个低势垒金属部分的第一高势垒金属部分。碳化硅层比碳化硅衬底更薄并且具有更低的掺杂。第一高势垒金属部分沿着碳化硅层顶表面的方向位于碳化硅层上的两个第一低势垒金属部分之间。

优选地，碳化硅二极管还包括第二高势垒金属部分。第一和第二高势垒金属部分和两个第一低势垒金属部分在碳化硅层顶表面处以交替方式配置，使得第一高势垒金属部分和第二高势垒金属部分被其中一个第一低势垒金属部分分隔开。

更优选地，第一高势垒金属部分和第二高势垒金属部分进一步向下延伸到碳化硅层中以形成两个第一沟槽。

最优选地，碳化硅二极管还包含位于第一沟槽底部的第二低势垒金属部分。

根据优选实施例的一个变化例，碳化硅二极管还包含一个高势垒金属帽，其与碳化硅层一起完全包封第一低势垒金属部分。

根据优选实施例的另一变化例，第一高势垒金属部分进一步向下延伸到碳化硅层中以形成第一沟槽。

根据优选实施例的进一步变化例，碳化硅二极管还包括与有源区分开的第二沟槽，有源区由第一高势垒金属部分和两个第一低势垒金属部分确定。第二沟槽由介电材料形成。

优选地，碳化硅二极管还包含多个彼此分开的第二沟槽。当从上方观察时，每个第二沟槽形成一个闭合形状。

更优选地，多个第二沟槽形成多个同心环。

根据优选实施例的进一步变化例，多个第二沟槽被一个或多个第三高势垒金属部分彼此分开。

根据优选实施例的进一步变化例，碳化硅二极管还包含铝化合物缓冲层，作为第二沟槽和碳化硅层之间的一个界面。