双正角刻蚀结构的横向碳化硅DAS器件及其制备方法与流程

本发明属于脉冲功率器件，具体涉及一种双正角刻蚀结构的横向碳化硅das器件及其制备方法。

背景技术：

1、二极管雪崩整流器(diode avalanche shaper，简称das)作为一种半导体短路开关二极管，具有高效率、高可靠性、连续工作时间长和体积小等特点，通常作为关键器件应用于超宽带(ultra wide band，简称uwb)脉冲信号源。

2、由于硅材料的理论极限，硅基das已无法满足当前几千伏甚至是几十千伏的脉冲系统的要求。而碳化硅材料因其具有比硅材料更高的禁带宽度、饱和漂移速度、热导率、临界击穿电场和抗辐照能力，使得碳化硅基das器件的性能优于硅基das。在同等电压等级要求的脉冲系统中，碳化硅基das的串联数量远小于硅基das，极大地节省了系统的体积；同时漂移区厚度的降低和饱和漂移速度的提升还能够降低器件的电压上升时间，使得碳化硅基das可以工作在高频和高速条件下。

3、然而，由于局部电场集中使得碳化硅基das器件常常在投入工作前已经失效，难以充分发挥碳化硅材料的优势，限制了das器件的性能。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中所存在的上述问题，本发明提供了一种双正角刻蚀结构的横向碳化硅das器件及其制备方法。

2、本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

3、第一方面，本发明提供了一种双正角刻蚀结构的横向碳化硅das器件，包括：n+衬底、n-基区、钝化层、p+区、n+区、阳极以及阴极；

4、n-基区位于n+衬底的上表面；

5、p+区和n+区分别设置于n-基区的左右两侧，且与n-基区的左右两侧面接触；

6、n-基区、p+区以及n+区的外表面均覆盖有钝化层；

7、阳极设置于p+区上表面，阴极设置于n+区上表面；

8、n-基区的上表面以及前、后面均形成内凹的正角结构；

9、其中，在正角结构中，n-基区的上表面、以及前、后面与p+区和n+区接触形成的角度均为锐角。

10、可选地，p+区和n+区的高度相等，且大于n-基区左右两侧面的高度。

11、可选地，n-基区为n型sic材料，掺杂浓度为1×1014cm-3～1×1017cm-3，掺杂离子为氮离子。

12、可选地，p+区为p型sic材料，掺杂浓度为1×1018cm-3～1×1020cm-3，掺杂离子为铝离子。

13、可选地，n+区的掺杂浓度为1×1018cm-3～1×1020cm-3，掺杂离子为氮离子。

14、可选地，n-基区的掺杂浓度，沿着n+区至p+区方向上逐渐递减。

15、可选地，p+区和n+区的宽度为1～100μm。

16、可选地，钝化层材料为sio2或者sinx。

17、可选地，阳极材料为ti/ni/al合金金属。

18、第二方面，本发明提供了一种双正角刻蚀结构的横向碳化硅das器件的制备方法，包括：

19、在n+衬底上形成n型外延层；

20、在n型外延层进行离子注入，形成p+区、n-基区以及n+区；

21、在p+区、n-基区以及n+区表面淀积预设厚度的氧化层，光刻后腐蚀形成第一刻蚀掩膜；

22、对n-基区进行刻蚀形成上表面双正角结构；

23、去除第一刻蚀掩膜，并在p+区、n-基区以及n+区表面重新淀积预设厚度的氧化层，光刻后腐蚀形成第二刻蚀掩膜；

24、对n-基区进行刻蚀形成前、后面双正角结构；

25、去除第二刻蚀掩膜，在p+区、n-基区以及n+区生长牺牲氧化层，再去除牺牲氧化层，并淀积钝化层；

26、在钝化层上刻蚀得到阴极欧姆接触窗口，在n+区上表面淀积ni金属，退火形成n型欧姆接触，得到阴极；

27、在钝化层上刻蚀得到阳极欧姆接触窗口，在p+区表面淀积ti/ni/al合金金属，退火形成p型欧姆接触，得到阳极。

28、本发明提供了一种双正角刻蚀结构的横向碳化硅das器件及其制备方法。其中，一种双正角刻蚀结构的横向碳化硅das器件包括：n+衬底、n-基区、钝化层、p+区、n+区、阳极以及阴极；n-基区位于n+衬底的上表面；p+区和n+区分别设置于n-基区的左右两侧，且与n-基区的左右两侧面接触；n-基区、p+区以及n+区的外表面均覆盖有钝化层；阳极设置于p+区上表面，阴极设置于n+区上表面；n-基区的上表面以及前、后面均形成内凹的正角结构；其中，在正角结构中，n-基区的上表面、以及前、后面与p+区和n+区接触形成的角度均为锐角。在本发明中，通过设置n-基区的上表面以及前、后面均形成内凹的正角结构，消除了碳化硅das器件表面的电场集中，提高了碳化硅das器件工作过程中的稳定性；此外，由于内凹结构的设计，增大了碳化硅das器件的散热面积，提高了碳化硅das器件工作的可靠性以及峰值工作频率。

29、以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。

技术特征：

1.一种双正角刻蚀结构的横向碳化硅das器件，其特征在于，包括：n+衬底、n-基区、钝化层、p+区、n+区、阳极以及阴极；

2.根据权利要求1所述的一种双正角刻蚀结构的横向碳化硅das器件，其特征在于，所述p+区和所述n+区的高度相等，且大于所述n-基区左右两侧面的高度。

3.根据权利要求1所述的一种双正角刻蚀结构的横向碳化硅das器件，其特征在于，所述n-基区为n型sic材料，掺杂浓度为1×1014cm-3～1×1017cm-3，掺杂离子为氮离子。

4.根据权利要求1所述的一种双正角刻蚀结构的横向碳化硅das器件，其特征在于，所述p+区为p型sic材料，掺杂浓度为1×1018cm-3～1×1020cm-3，掺杂离子为铝离子。

5.根据权利要求1所述的一种双正角刻蚀结构的横向碳化硅das器件，其特征在于，所述n+区的掺杂浓度为1×1018cm-3～1×1020cm-3，掺杂离子为氮离子。

6.根据权利要求3所述的一种双正角刻蚀结构的横向碳化硅das器件，其特征在于，所述n-基区的掺杂浓度，沿着所述n+区至所述p+区方向上逐渐递减。

7.根据权利要求1所述的一种双正角刻蚀结构的横向碳化硅das器件，其特征在于，所述p+区和所述n+区的宽度为1～100μm。

8.根据权利要求1所述的一种双正角刻蚀结构的横向碳化硅das器件，其特征在于，所述钝化层材料为sio2或者sinx。

9.根据权利要求1所述的一种双正角刻蚀结构的横向碳化硅das器件，其特征在于，所述阳极材料为ti/ni/al合金金属。

10.一种双正角刻蚀结构的横向碳化硅das器件的制备方法，其特征在于，包括：

技术总结
本发明提供了一种双正角刻蚀结构的横向碳化硅DAS器件及其制备方法。其中，双正角刻蚀结构的横向碳化硅DAS器件包括：N+衬底、N‑基区、钝化层、P+区、N+区、阳极以及阴极；N‑基区位于N+衬底的上表面；P+区和N+区分别设置于N‑基区的左右两侧，且与N‑基区的左右两侧面接触；N‑基区、P+区以及N+区的外表面均覆盖有钝化层；阳极设置于P+区上表面，阴极设置于N+区上表面；N‑基区的上表面以及前、后面均形成内凹的正角结构；其中，在正角结构中，N‑基区的上表面、以及前、后面与P+区和N+区接触形成的角度均为锐角。通过上述结构设置，提高了器件工作过程中的稳定性以及可靠性。

技术研发人员：陶利,韩超,潘恩赐,邹芳,刘恒,吴勇
受保护的技术使用者：西电芜湖研究院有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17