本發(fā)明涉及一種元胞版圖、元胞結(jié)構(gòu)及碳化硅結(jié)勢壘肖特基二極管的制作方法，屬于半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

碳化硅材料具有禁帶寬度大、臨界擊穿電場高、熱導(dǎo)率高等獨特優(yōu)勢，是制作高耐壓、大功率、耐高溫器件的理想半導(dǎo)體材料。使用碳化硅材料制作的結(jié)勢壘肖特基二極管具有高耐壓、大電流、快恢復(fù)等優(yōu)勢，在軍事和民事方面具有廣闊的應(yīng)用前景。

傳統(tǒng)技術(shù)中，在碳化硅結(jié)勢壘肖特基二極管的版圖結(jié)構(gòu)設(shè)計中，元胞結(jié)構(gòu)有條形、方形以及多邊形結(jié)構(gòu)。條形元胞結(jié)構(gòu)通過增加p注入面積，犧牲正向電流密度以提高器件的反向耐壓能力。方形或多邊形元胞通過增加肖特基接觸面積，提高器件的正向電流密度，然而，方形或多邊形的元胞的p摻雜區(qū)域與過渡區(qū)拐角形成大小不等的角度，如圖1，為傳統(tǒng)六邊形元胞的碳化硅結(jié)勢壘肖特基二極管版圖結(jié)構(gòu)的拐角部分，s101為p摻雜區(qū)域，s102為肖特基接觸區(qū)域，s103為元胞的p摻雜區(qū)域與過渡區(qū)的拐角、s104為終端區(qū)；如圖2所示，元胞的p摻雜區(qū)域與過渡區(qū)形成的銳角。當(dāng)結(jié)勢壘肖特基二極管承受方向能量時，小角度p摻雜區(qū)域的電場更加集中（如圖3-2所示，圖3-1為正常狀態(tài)下的電場示意圖），反向承受能力有限，容易燒毀而導(dǎo)致整個器件損壞，從而影響器件穩(wěn)定工作，造成浪費和安全隱患。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的結(jié)勢壘肖特基二極管承受反向能量時容易燒毀的不足，提供一種元胞結(jié)構(gòu)及碳化硅結(jié)勢壘肖特基二極管的制作方法，在保證較高電流密度的條件下，保證碳化硅結(jié)勢壘肖特基二極管承受反向能量時不易損壞。

本發(fā)明還提供一種元胞版圖，用于制作元胞結(jié)構(gòu)，以避免元胞的p摻雜區(qū)域與過渡區(qū)之間形成各種角度。

按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述元胞版圖，包括元胞區(qū)、圍繞元胞區(qū)的過渡區(qū)、過渡區(qū)外圍的終端區(qū)、以及位于元胞區(qū)之間的肖特基接觸區(qū)域；其特征是：所述元胞區(qū)包括第一元胞區(qū)和第二元胞區(qū)，第一元胞區(qū)包括若干圓形和/或多邊形元胞區(qū)，第二元胞區(qū)設(shè)置在過渡區(qū)的拐角處，第二元胞區(qū)包括多條與過渡區(qū)拐角相平行的條形元胞區(qū)。

進(jìn)一步的，所述多邊形元胞區(qū)采用方形元胞區(qū)或六角形元胞區(qū)。

本發(fā)明還提供一種元胞結(jié)構(gòu)，包括設(shè)置于器件上的元胞區(qū)，在元胞區(qū)設(shè)置元胞，元胞之間為肖特基接觸區(qū)域；其特征是：所述元胞包括第一元胞和第二元胞，第一元胞為若干圓形和/或多邊形元胞，第二元胞設(shè)置在器件過渡區(qū)的拐角處，第二元胞為條形元胞、與器件過渡區(qū)的拐角平行設(shè)置。

進(jìn)一步的，所述多邊形元胞采用方形元胞或六邊形元胞。

進(jìn)一步的，所述第一元胞相互平行或垂直布滿器件的元胞區(qū)。

進(jìn)一步的，所述器件為圓形器件或方形器件。

本發(fā)明還提供一種碳化硅結(jié)勢壘肖特基二極管的制作方法，其特征是，包括以下步驟：

步驟s301：碳化硅襯底上生長外延層，外延層材制為碳化硅；

步驟s302：在外延層上沉積二氧化硅掩膜層；

步驟s303：采用元胞版圖光刻后對該二氧化硅掩膜層進(jìn)行刻蝕圖形化，形成p注入?yún)^(qū)域圖形；

步驟s304：對p注入?yún)^(qū)域進(jìn)行高能離子注入，以形成元胞區(qū)、過渡區(qū)和終端區(qū)。

進(jìn)一步的，還包括后續(xù)工藝：去除二氧化硅掩膜層后進(jìn)行高溫激活退火；背面濺射歐姆合金并退火形成歐姆接觸；正面濺射肖特基金屬并退火形成肖特基接觸，該正面金屬與p型摻雜區(qū)形成歐姆接觸，與非p型摻雜區(qū)形成肖特基接觸；正面和背面進(jìn)行金屬加厚；正面形成鈍化層以及在鈍化層上開孔形成電極；背電極短接至襯底形成負(fù)電極。

進(jìn)一步的，所述二氧化硅掩膜層的厚度為1.8-2.3微米。

進(jìn)一步的，所述步驟s303中，刻蝕后的二氧化硅掩膜層的側(cè)壁傾斜角度大于85°。

本發(fā)明能夠所述元胞結(jié)構(gòu)及碳化硅結(jié)勢壘肖特基二極管的制作方法，能夠在保證較高電流密度的條件下，保證碳化硅結(jié)勢壘肖特基二極管承受反向能量時不易損壞。

附圖說明

圖1為傳統(tǒng)六邊形元胞的碳化硅結(jié)勢壘肖特基二極管版圖結(jié)構(gòu)的拐角部分。

圖2為傳統(tǒng)六邊形元胞的碳化硅結(jié)勢壘肖特基二極管版圖中p注入形成的銳角示意圖。

圖3-1為正常狀態(tài)下結(jié)勢壘肖特基二極管p摻雜區(qū)域的電場示意圖。

圖3-2為傳統(tǒng)六邊形元胞的碳化硅結(jié)勢壘肖特基二極管版圖中銳角形成的電場集中現(xiàn)象示意圖。

圖4為本發(fā)明六邊形元胞和條形元胞混合形成的碳化硅結(jié)勢壘肖特基二極管版圖結(jié)構(gòu)的拐角部分。

圖5為本發(fā)明實施例中碳化硅結(jié)勢壘肖特基二極管版圖結(jié)構(gòu)制作方法的流程圖。

具體實施方式

下面結(jié)合具體附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

如圖4所示，為本發(fā)明所述元胞版圖，該元胞版圖用于制作碳化硅結(jié)勢壘肖特基二極管的元胞結(jié)構(gòu)。在本實施例中，本發(fā)明所述元胞版圖包括元胞區(qū)101、圍繞元胞區(qū)101的過渡區(qū)103、過渡區(qū)103外圍的終端區(qū)104，以及位于元胞區(qū)101之間的肖特基接觸區(qū)域102；所述元胞區(qū)101布置六邊形元胞區(qū)和條形元胞區(qū)，條形元胞區(qū)設(shè)置在過渡區(qū)103的拐角處，元胞區(qū)101除條形元胞區(qū)以外的區(qū)域為六角形元胞區(qū)；所述條形元胞區(qū)與過渡區(qū)103的拐角處平行設(shè)置，以避免六角形元胞區(qū)與過渡區(qū)之間形成銳角。上述六角形元胞區(qū)還可以采用圓形元胞區(qū)或其他多邊形元胞區(qū)（如方形），在過渡區(qū)的拐角處仍然采用條形元胞區(qū)。所述元胞版圖中，元胞區(qū)101和過渡區(qū)103的最小線條寬度小于1.5微米。

采用上述元胞結(jié)構(gòu)制作得到的碳化硅結(jié)勢壘肖特基二極管的元胞結(jié)構(gòu)設(shè)置于器件的元胞區(qū)，包括條形元胞和六角形元胞，條形元胞設(shè)置于器件過渡區(qū)的拐角處、與過渡區(qū)的拐角相平行設(shè)置，除過渡區(qū)拐角處以外的元胞區(qū)采用六角形元胞（或者圓形元胞或其他多邊形元胞），從而避免p摻雜元胞與p摻雜過渡區(qū)接觸部分形成不同大小的角度；所述元胞區(qū)中各個元胞相互平行或垂直分布以布滿整個器件的元胞區(qū)。本發(fā)明所述的元胞結(jié)構(gòu)適用于方形或圓形器件。

此外，如圖5所示，本發(fā)明還提供一種碳化硅結(jié)勢壘肖特基二極管的制作方法，包括以下步驟：

步驟s301：碳化硅襯底上生長外延層，外延層材制為碳化硅；

步驟s302：在外延層上沉積厚度為1.8-2.3微米（優(yōu)選2微米）的二氧化硅掩膜層；

步驟s303：采用如圖4所示的元胞版圖光刻后對該二氧化硅掩膜層進(jìn)行刻蝕圖形化，形成p注入?yún)^(qū)域圖形；該二氧化硅掩膜層作為離子注入阻擋層，刻蝕后的二氧化硅掩膜層的側(cè)壁傾斜角度大于85°；

步驟s304：對p注入?yún)^(qū)域進(jìn)行高能離子注入，以形成元胞區(qū)、過渡區(qū)和終端區(qū)。

步驟s305：進(jìn)行后續(xù)工藝，后續(xù)工藝主要包括：去除二氧化硅掩膜層后進(jìn)行高溫激活退火；背面濺射歐姆合金并退火形成歐姆接觸；正面濺射肖特基金屬并退火形成肖特基接觸，該正面金屬與p型摻雜區(qū)形成歐姆接觸，與非p型摻雜區(qū)形成肖特基接觸；正面和背面進(jìn)行金屬加厚；正面形成鈍化層以及在鈍化層上開孔形成電極；背電極短接至襯底形成負(fù)電極；上述后續(xù)工藝采用常規(guī)工藝，不再贅述。

本發(fā)明所述碳元胞結(jié)構(gòu)及化硅結(jié)勢壘肖特基二極管的制作方法，在器件拐角處使用條形元胞，避免了六邊形元胞p摻雜與過渡區(qū)p摻雜形成各種角度的尖刺狀圖形，提高器件反向耐壓能力，使器件不易燒毀，減少器件的損壞率，同時器件中間采用六邊形元胞，提高器件電流密度，避免浪費，節(jié)約了成本。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。