導語：此專利碳化硅肖特基二極管的制造方法，在保證阻斷電壓的基礎(chǔ)上，增大肖特基二極管的陽極接觸區(qū)域面積，降低電子元件導通電阻。

受SiC（碳化硅）半導體應用領(lǐng)域擴大以及行業(yè)宏觀政策利好、資本市場追捧、地方積極推進等因素影響，國內(nèi)第三代半導體產(chǎn)業(yè)推進較為迅速，2019年3月29日，由泰科天潤半導體科技（北京）有限公司投資建設(shè)的6寸半導體碳化硅電力電子器件生產(chǎn)線項目正式簽約落戶九江經(jīng)開區(qū)。為九江市打造千億電子電器產(chǎn)業(yè)集群和壯大經(jīng)開區(qū)首位產(chǎn)業(yè)注入新動能。積極發(fā)展在SiC晶圓上實現(xiàn)半導體功率器件的制造工藝。

據(jù)了解，泰科天潤半導體科技（北京）有限公司是國內(nèi)第一家致力于第三代半導體材料碳化硅（SiC）電力電子器件制造的高新技術(shù)企業(yè)，總部坐落于中國北京中關(guān)村，在北京擁有一座完整的半導體工藝晶圓廠，可在4英寸SiC晶圓上實現(xiàn)半導體功率器件的制造工藝，并擁有目前國內(nèi)唯一一條碳化硅器件生產(chǎn)線。

該項目總投資10億元，在城西港區(qū)建設(shè)6英寸半導體碳化硅電力電子器件生產(chǎn)線，規(guī)劃生產(chǎn)能力達到6萬片/年，項目滿產(chǎn)后，預計可實現(xiàn)年產(chǎn)值10.5億元。該項目屬于國家鼓勵發(fā)展的半導體行業(yè)，是我國近期重點發(fā)展的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)項目，項目將建成國內(nèi)首條國際先進水平的SiC功率器件生產(chǎn)線，填補九江乃至江西省半導體功率器件的空白。

在電子器件領(lǐng)域，肖特基二極管廣泛應用于模擬電路、大規(guī)模集成電路，具有短反向恢復時間和極小的反向恢復電荷的特點，而電子器件的效率提升廣泛依賴于半導體材料發(fā)展。碳化硅作為新興的第三代半導體材料，具有良好的物理特性和電學特性，以其寬禁帶、高熱導率和高臨界電場等優(yōu)點，成為制作高溫、大功率、高頻半導體器件的理想材料，因此推動了肖特基勢壘二極管和結(jié)勢壘二極管的發(fā)展。肖特基二極管利用反偏PN結(jié)的空間電荷區(qū)，為SBD結(jié)構(gòu)承受反向偏壓，從而能夠在保證阻斷電壓的基礎(chǔ)上，適當降低肖特基勢壘高度以降低正向壓降，同時減小二極管反偏漏電。然而，由于在結(jié)勢壘肖特基二極管中，離子注入結(jié)區(qū)域并不能夠?qū)щ姡虼似骷挠行娣e減小，這一缺點限制了JBS器件導通電流密度的提高。

為解決這一問題，泰科天潤公司于2018年2月12日提出了一項名為“一種碳化硅肖特基二極管及其制備方法”的發(fā)明專利（申請?zhí)枺?01810145243.2），申請人為泰科天潤半導體科技(北京)有限公司。

此專利提供了一種碳化硅肖特基二極管及其制備方法，利用溝槽結(jié)構(gòu)，在保證阻斷電壓的基礎(chǔ)上，增大肖特基二極管的陽極接觸區(qū)域面積，降低器件導通電阻。

圖1 碳化硅肖特基二極管截面圖

此專利提出的碳化硅肖特基二極管截面如圖1所示，包括從上到下依次設(shè)置的陽極金屬5、p型外延層3、n型漂移層2、n+襯底1以及陰極金屬6。在p型外延層3上設(shè)有復數(shù)個溝槽，陽極金屬5一側(cè)面設(shè)有復數(shù)個突起部7，溝槽與突起部相匹配。n型外延層的厚度為5um至200um，p型外延層3的厚度為0.3um至1.5um，其中n型外延層的摻雜濃度大于p型外延層摻雜濃度。陰極金屬為Ni，陽極金屬為Al或Ti，以更好地形成陽極接觸，金屬與n型漂移層2形成肖特基接觸，與p型外延層3形成歐姆接觸，這樣當器件反向阻斷時，由n型漂移層2和p型外延層3形成的耗盡層能夠最大程度地屏蔽溝槽4側(cè)面，降低阻斷狀態(tài)下的漏電流。

圖2 碳化硅肖特基二極管的制備方法的流程圖

碳化硅肖特基二極管的制備方法如圖2所示，首先在在n+襯底1上生長n型漂移層，并在n型漂移層一側(cè)面上通過外延生長的方法形成一層p型外延層，然后在p型外延層一側(cè)面的表面通過電子束蒸發(fā)的方法，蒸發(fā)形成設(shè)定厚度的掩膜層，利用掩膜層和氧化層形成溝槽。之后在n型漂移層2另一側(cè)面通過電子束蒸發(fā)或磁控濺射淀積一金屬，通過退火處理形成陰極金屬；在p型外延層3一側(cè)面，通過電子束蒸發(fā)或磁控濺射淀積一金屬，填充溝槽，光刻、刻蝕形成場板圖形，之后在氮氣保護下進行接觸退火，形成陽極金屬5，最后形成完整的碳化硅肖特基二極管。

美瑞電子（0769-21665206）為泰科天潤代理商，歡迎咨詢碳化硅肖特基二極管、碳化硅MOSFET和碳化硅模塊相關(guān)電子元件。