【嘉德點評】此項專利的碳化矽肖特基二極體的製造方法，在保證阻斷電壓的基礎上，增大肖特基二極體的陽極接觸區域面積，降低器件導通電阻，具有產業化意義。此外，泰科天潤公司是我國具有強大自主生產能力的半導體公司，在江西九江新落地的公司也將建成首條國際先進水平的SiC功率器件生產線。
集微網消息，受SiC（碳化矽）半導體應用領域擴大以及行業宏觀政策利好、資本市場追捧、地方積極推進等因素影響，國內第三代半導體產業推進較為迅速，其中泰科天潤半導體科技（北京）有限公司投資建設的6寸半導體碳化矽電力電子器件生產線項目正式籤約落戶九江經開區，積極發展在SiC晶圓上實現半導體功率器件的製造工藝。
在電子器件領域，肖特基二極體廣泛應用於模擬電路、大規模集成電路，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於半導體材料發展。碳化矽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點，成為製作高溫、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體和結勢壘二極體的發展。肖特基二極體利用反偏PN結的空間電荷區，為SBD結構承受反向偏壓，從而能夠在保證阻斷電壓的基礎上，適當降低肖特基勢壘高度以降低正向壓降，同時減小二極體反偏漏電。然而，由於在結勢壘肖特基二極體中，離子注入結區域並不能夠導電，因此器件的有效導通面積減小，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，泰科天潤公司於2018年2月12日提出了一項名為「一種碳化矽肖特基二極體及其製備方法」的發明專利（申請號：201810145243.2），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矽肖特基二極體及其製備方法，利用溝槽結構，在保證阻斷電壓的基礎上，增大肖特基二極體的陽極接觸區域面積，降低器件導通電阻。
圖1 碳化矽肖特基二極體截面圖
此專利提出的碳化矽肖特基二極體截面如圖1所示，包括從上到下依次設置的陽極金屬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上設有複數個溝槽，陽極金屬5一側面設有複數個突起部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於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側面，降低阻斷狀態下的漏電流。
圖2 碳化矽肖特基二極體的製備方法的流程圖
碳化矽肖特基二極體的製備方法如圖2所示，首先在在n+襯底1上生長n型漂移層，並在n型漂移層一側面上通過外延生長的方法形成一層p型外延層，然後在p型外延層一側面的表面通過電子束蒸發的方法，蒸發形成設定厚度的掩膜層，利用掩膜層和氧化層形成溝槽。之後在n型漂移層2另一側面通過電子束蒸發或磁控濺射澱積一金屬，通過退火處理形成陰極金屬；在p型外延層3一側面，通過電子束蒸發或磁控濺射澱積一金屬，填充溝槽，光刻、刻蝕形成場板圖形，之後在氮氣保護下進行接觸退火，形成陽極金屬5，最後形成完整的碳化矽肖特基二極體。
本文提出的此項專利介紹了碳化矽肖特基二極體的製造方法，在保證阻斷電壓的基礎上，增大肖特基二極體的陽極接觸區域面積，降低器件導通電阻，具有產業化意義。此外，泰科天潤公司是我國具有強大自主生產能力的半導體公司，在江西九江新落地的公司也將建成首條國際先進水平的SiC功率器件生產線。
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（校對/holly）