本發(fā)明屬于半導(dǎo)體器件，尤其是涉及一種集成溝槽和n型懸浮結(jié)的肖特基勢(shì)壘二極管及制備方法。

背景技術(shù)：

1、sic?jbs(碳化硅結(jié)勢(shì)壘肖特基二極管)是一種低功耗、大電流、超高速半導(dǎo)體器件。在當(dāng)前sic?jbs的主流器件中，器件正向?qū)〞r(shí)，為了降低器件正向?qū)娮?，p型離子注入摻雜區(qū)的面積要根據(jù)工藝能力設(shè)計(jì)為最小值，并且為了有效降低曲率效應(yīng)對(duì)器件反向擊穿電壓的影響，肖特基勢(shì)壘區(qū)域應(yīng)設(shè)計(jì)為圓形、正六邊形或正八邊形，相應(yīng)地p+區(qū)作為阻止電流通過的區(qū)域，大多被設(shè)計(jì)成條形、方形、正六邊形等。

2、由于sic?pn結(jié)在低電壓下不開啟，因此器件的導(dǎo)通主要由肖特基接觸部分完成。若想降低導(dǎo)通電阻和正向?qū)妷海瑒t需增大有源區(qū)肖特基接觸的面積，隨著肖特基接觸面積的變大，器件的反向耐壓會(huì)隨之減小。因此，器件正向?qū)娮韬头聪驌舸╇妷合嗷ブ萍s，如何設(shè)計(jì)器件結(jié)構(gòu)使其在保證反向特性的前提下具備更低的導(dǎo)通電阻、電壓成為了亟待解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于上述問題，本發(fā)明提供一種集成溝槽和n型懸浮結(jié)的肖特基勢(shì)壘二極管及制備方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的以上或者其他前者問題。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種集成溝槽和n型懸浮結(jié)的肖特基勢(shì)壘二極管，包括設(shè)于襯底上的外延層、設(shè)于外延層漂移區(qū)內(nèi)的p型注入結(jié)構(gòu)、設(shè)于外延層漂移區(qū)內(nèi)的第一摻雜結(jié)構(gòu)以及肖特基接觸，其中，

3、第一摻雜結(jié)構(gòu)設(shè)于p型注入結(jié)構(gòu)下方，以增加肖特基接觸區(qū)域的摻雜濃度；

4、肖特基接觸設(shè)于外延層漂移區(qū)上并延伸至外延層漂移區(qū)內(nèi)，以增加肖特基接觸的面積。

5、進(jìn)一步的，第一摻雜結(jié)構(gòu)的摻雜類型與外延層漂移區(qū)的摻雜類型相同。

6、進(jìn)一步的，第一摻雜結(jié)構(gòu)與外延層漂移區(qū)的肖特基接觸區(qū)域相對(duì)應(yīng)。

7、進(jìn)一步的，第一摻雜結(jié)構(gòu)包括多個(gè)懸浮結(jié)，懸浮結(jié)通過注入第一離子形成，第一離子為氮離子或磷離子?。

8、進(jìn)一步的，外延層漂移區(qū)的肖特基接觸區(qū)域設(shè)有多個(gè)肖特基接觸溝槽，肖特基接觸溝槽底部的截面形狀為弧形。

9、進(jìn)一步的，肖特基接觸溝槽的截面形狀為半圓形，肖特基接觸溝槽的直徑為1-5μm，肖特基接觸溝槽的深度為0.1-0.2μm，相鄰肖特基接觸溝槽間距為1.5-4μm?。

10、進(jìn)一步的，肖特基接觸包括相接觸的第一接觸部和第二接觸部，第一接觸部設(shè)于肖特基接觸溝槽內(nèi)，第二接觸部設(shè)于外延層漂移區(qū)上，第二接觸部與p型注入結(jié)構(gòu)相接觸。

11、進(jìn)一步的，肖特基接觸為鈦、鎳或鉬，第二接觸部的厚度為50-300nm?。

12、進(jìn)一步的，p型注入結(jié)構(gòu)設(shè)于p型注入?yún)^(qū)域內(nèi)，p型注入?yún)^(qū)域包括多個(gè)第一注入?yún)^(qū)和多個(gè)第二注入?yún)^(qū)，第二注入?yún)^(qū)的面積小于第一注入?yún)^(qū)的面積，第二注入?yún)^(qū)設(shè)于相鄰布設(shè)的第一注入?yún)^(qū)的間隙處。

13、進(jìn)一步的，第一注入?yún)^(qū)的截面形狀為圓形，第二注入?yún)^(qū)的截面形狀為圓形。

14、進(jìn)一步的，還包括設(shè)于襯底上的陰極、設(shè)于肖特基接觸上的陽(yáng)極以及設(shè)于外延層上的氧化層，其中，

15、陰極為鎳、鈦或銀?，陰極的厚度為80nm-2μm；

16、陽(yáng)極為鋁?，陽(yáng)極的厚度為400nm-5μm；

17、氧化層設(shè)于肖特基接觸的兩側(cè)，氧化層為二氧化硅，氧化層的厚度為50?nm-4μm。

18、進(jìn)一步的，襯底為碳化硅，襯底的摻雜濃度為1×1019-3×1019cm-3；外延層為n型碳化硅，外延層的摻雜濃度為1×1016-3×1016cm-3，外延層的厚度為5-30μm?。

19、一種集成溝槽和n型懸浮結(jié)的肖特基勢(shì)壘二極管制備方法，包括以下步驟：

20、在襯底上制備外延層；

21、在外延層漂移區(qū)內(nèi)制備p型注入結(jié)構(gòu)；

22、在外延層漂移區(qū)內(nèi)制備第一摻雜結(jié)構(gòu)；

23、制備肖特基接觸。

24、進(jìn)一步的，在外延層漂移區(qū)內(nèi)制備p型注入結(jié)構(gòu)步驟中，包括：

25、在外延層上制備第一掩膜，根據(jù)p型注入?yún)^(qū)域版圖對(duì)第一掩膜進(jìn)行光刻刻蝕，形成p型注入?yún)^(qū)域的開口；

26、進(jìn)行第二離子注入，形成p型注入結(jié)構(gòu)。

27、進(jìn)一步的，p型注入?yún)^(qū)域的開口包括第一注入?yún)^(qū)的開口和第二注入?yún)^(qū)的開口，第二注入?yún)^(qū)的開口設(shè)于相鄰布設(shè)的第一注入?yún)^(qū)的開口的間隙處。

28、進(jìn)一步的，第二離子為鋁離子，鋁離子的注入能量為30-550?kev，劑量為1×1013-2×1015cm-2。

29、進(jìn)一步的，在外延層漂移區(qū)內(nèi)制備第一摻雜結(jié)構(gòu)步驟中，包括：

30、對(duì)第一掩膜進(jìn)行光刻刻蝕，形成肖特基接觸區(qū)域的開口；

31、進(jìn)行第一離子注入，在肖特基接觸區(qū)域下形成第一摻雜結(jié)構(gòu)，第一摻雜結(jié)構(gòu)位于p型注入結(jié)構(gòu)的下方；

32、進(jìn)行退火處理，對(duì)注入的第一離子和第二離子進(jìn)行激活。

33、進(jìn)一步的，第一離子為氮離子或磷離子?，第一離子的注入能量為200-1000?kev，劑量為1e12-1e16cm-2。

34、進(jìn)一步的，在惰性氣體氛圍內(nèi)對(duì)器件進(jìn)行退火處理時(shí)，退火溫度為1500-1900℃，退火時(shí)間為10-30min。

35、進(jìn)一步的，第一掩膜為二氧化硅，惰性氣體為氬氣。

36、進(jìn)一步的，制備肖特基接觸步驟中，包括：

37、在外延層表面制備第二掩膜，并對(duì)第二掩膜進(jìn)行光刻刻蝕，形成肖特基接觸開口；

38、對(duì)肖特基接觸開口處的外延層進(jìn)行刻蝕，形成肖特基接觸溝槽；

39、在肖特基接觸開口處進(jìn)行第一金屬淀積，形成肖特基接觸；

40、進(jìn)行肖特基退火處理，形成穩(wěn)定的肖特基接觸。

41、進(jìn)一步的，采用化學(xué)氣相沉積方式進(jìn)行第二掩膜沉積，第二掩膜為二氧化硅。

42、進(jìn)一步的，采用干法刻蝕方式對(duì)肖特基接觸開口處的外延層進(jìn)行刻蝕。

43、進(jìn)一步的，采用蒸發(fā)方式或?yàn)R射方式進(jìn)行第一金屬淀積，第一金屬為鈦、鎳或鉬。

44、進(jìn)一步的，在第一氣體氛圍中進(jìn)行肖特基退火處理，退火溫度為400-600℃，退火時(shí)間為10-30min，第一氣體為氮?dú)狻?/p>

45、進(jìn)一步的，還包括制備陰極，采用濺射方式在襯底背面淀積第二金屬，并進(jìn)行陰極退火處理，形成陰極，其中，第二金屬為鎳、鈦或銀，陰極退火溫度為900-1000℃，陰極退火時(shí)間為2-5min。

46、進(jìn)一步的，還包括制備陽(yáng)極，采用蒸發(fā)或?yàn)R射方式在肖特基接觸上淀積第三金屬，形成陽(yáng)極，其中，第三金屬為鋁。

47、由于采用上述技術(shù)方案，該碳化硅結(jié)勢(shì)壘肖特基二極管結(jié)合新型肖特基勢(shì)壘技術(shù)和新型的p型區(qū)注入版圖結(jié)構(gòu)，肖特基接觸為溝槽結(jié)構(gòu)，p型注入?yún)^(qū)采用主注入?yún)^(qū)和補(bǔ)償注入?yún)^(qū)相結(jié)合方式，使得器件在保持擊穿電壓不下降的情況下，降低器件的導(dǎo)通電壓，或者在保持導(dǎo)通電壓不增加的情況下，提升器件的擊穿電壓；

48、在肖特基接觸區(qū)域下方的外延層漂移區(qū)內(nèi)設(shè)置第一摻雜區(qū)域，第一摻雜區(qū)域內(nèi)形成有多個(gè)懸浮結(jié)，懸浮結(jié)的摻雜類型與漂移區(qū)相同，提高了肖特基接觸區(qū)域的摻雜濃度，降低器件的導(dǎo)通電阻和電壓，緩解了肖特基接觸面積和p型區(qū)注入面積相互制約的問題；

49、肖特基接觸為溝槽結(jié)構(gòu)，延伸至外延層漂移區(qū)內(nèi)部，肖特基接觸采用溝槽接觸方式，增加了肖特基接觸的面積，且該溝槽為半圓形，較傳統(tǒng)的方形溝槽可以有效的緩解拐角處的峰值電場(chǎng)，降低器件導(dǎo)通電阻的同時(shí)保持器件反向特性，保證器件的擊穿電壓；

50、p型注入?yún)^(qū)域采用第一注入?yún)^(qū)（主注入?yún)^(qū)）和第二注入?yún)^(qū)（補(bǔ)償注入?yún)^(qū)）疊加方式，有助于形成一個(gè)更均勻的電場(chǎng)分布，減少局部電場(chǎng)集中，抑制尖峰電場(chǎng)從而提高器件的耐壓能力，增加了肖特基接觸區(qū)域面積和肖特基結(jié)電流，降低了制造成本，保護(hù)耗盡區(qū)薄弱的地方，提高了二極管的反向擊穿電壓，降低了在高溫下工作的功率損耗，防止二極管肖特基區(qū)域增加后反向擊穿電壓的降低。