本申請涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，具體而言，涉及一種二極管結(jié)構(gòu)及二極管結(jié)構(gòu)的制備方法。

背景技術(shù)：

1、當(dāng)前，隨著微電子器件向低功耗、高耐壓、高可靠性方向的發(fā)展，對半導(dǎo)體材料的要求也逐漸提高。微電子器件越來越多的應(yīng)用在高溫、高輻照、高頻和大功率等特殊環(huán)境。為了滿足微電子器件在耐高溫和抗輻照等領(lǐng)域的應(yīng)用，需要研發(fā)新的半導(dǎo)體材料，從而最大限度地提高微電子器件性能。傳統(tǒng)的硅器件和砷化鎵器件限制了裝置和系統(tǒng)性能的提高。以碳化硅（sic）和氮化鎵（gan）為代表的第三代半導(dǎo)體材料，由于材料本身的寬禁帶寬度和高臨界擊穿電場等優(yōu)點成為制作耐高溫、高功率和抗輻照等電子器件的理想的半導(dǎo)體材料。目前研究的sic基器件有高溫和功率sic器件、微波和高頻sic器件、sic光電器件、抗輻照器件等sic材料的臨界擊穿場強是si材料的10倍，sic的禁帶寬度和熱導(dǎo)率均是si材料的3倍，本征載流子的濃度也只有硅材料的十分之一。這些優(yōu)異的物理特性使sic材料制成的半導(dǎo)體功率器件在高頻、高溫、大功率及高輻照等環(huán)境下有很高的優(yōu)勢。sic在不同的環(huán)境下能形成不同的晶體結(jié)構(gòu)，現(xiàn)在常用的有3c-sic、4h-sic、6h-sic三種晶體結(jié)構(gòu)。4h-sic材料以其較高的禁帶寬度和空穴遷移率，較低的本征載流子濃度成為制造半導(dǎo)體器件的主流材料。

2、目前sic二極管器件結(jié)構(gòu)上沒有針對sic的材料特性做器件結(jié)構(gòu)優(yōu)化，導(dǎo)致和si器件相比在部分參數(shù)上產(chǎn)品性能優(yōu)勢不明顯，工藝流程上sic二極管沿用了si二極管的傳統(tǒng)工藝，受sic材料特性影響，工藝流程復(fù)雜，需要使用特殊設(shè)備（進行al離子注入，需要使用專用注入設(shè)備），生產(chǎn)成本高。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本申請?zhí)峁┮环N二極管結(jié)構(gòu)及二極管結(jié)構(gòu)的制備方法，以解決相關(guān)技術(shù)中二極管器件結(jié)構(gòu)在參數(shù)上產(chǎn)品性能優(yōu)勢不明顯、工藝流程復(fù)雜和生產(chǎn)成本高的問題。

2、根據(jù)本申請的一個方面，提供了一種二極管結(jié)構(gòu)，包括疊層設(shè)置的第一外延層和第二外延層，其中，所述第二外延層包括在第一方向上交替設(shè)置且摻雜類型不同的第一子外延部和第二子外延部，所述第一方向為平行于所述第一外延層與所述第二外延層接觸的表面的方向，所述二極管結(jié)構(gòu)還包括：注入?yún)^(qū)，所述注入?yún)^(qū)設(shè)置在所述第一子外延部中背離所述第一外延層的表面上，其中，所述第一子外延部的摻雜類型與所述第一外延層的摻雜類型相同，所述注入?yún)^(qū)的摻雜類型與所述第二子外延部的摻雜類型相同。

3、可選地，所述第一外延層的摻雜濃度大于所述第一子外延部的摻雜濃度。

4、可選地，所述注入?yún)^(qū)的摻雜濃度大于所述第二子外延部的摻雜濃度。

5、可選地，所述二極管結(jié)構(gòu)還包括：第一導(dǎo)電層，所述第一導(dǎo)電層位于所述第一外延層背離所述第二外延層一側(cè)的表面上；第二導(dǎo)電層，所述第二導(dǎo)電層位于所述第二外延層背離所述第一外延層一側(cè)的表面上。

6、可選地，所述第一外延層和所述第二外延層的材料包括碳化硅材料。

7、根據(jù)本申請的另一個方面，提供了任意一種所述二極管結(jié)構(gòu)的制備方法，包括：提供襯底；在所述襯底上形成第二外延層，所述第二外延層包括交替設(shè)施的摻雜類型不同的第一子外延部和第二子外延部；在所述第二外延層上形成第一外延層，所述第一外延層的摻雜類型與所述第一子外延部的摻雜類型相同；在所述第一子外延部中背離所述第一外延層的表面上形成注入?yún)^(qū)，所述注入?yún)^(qū)的摻雜類型與所述第二子外延部的摻雜類型相同。

8、可選地，形成所述第二外延層的步驟包括：在所述襯底上形成第一子外延部膜層；采用刻蝕工藝在所述第一子外延部膜層背離所述襯底的一側(cè)形成多個溝槽；采用填充工藝在所述溝槽中填充半導(dǎo)體材料，形成第二子外延部，未刻蝕的所述第一子外延部膜層構(gòu)成所述第一子外延部，所述第一子外延部和所述第二子外延部構(gòu)成所述第二外延層。

9、可選地，所述制備方法還包括以下步驟：采用研磨工藝分別將所述襯底和部分所述第二外延層去除，以使所述第二子外延部中背離所述第一外延層的表面裸露；或采用研磨工藝將所述襯底去除，以使所述第二子外延部中背離所述第一外延層的表面裸露。

10、可選地，形成所述注入?yún)^(qū)的步驟包括：采用離子注入工藝在所述第一子外延部中背離所述第一外延層的表面上形成注入?yún)^(qū)，以使所述注入?yún)^(qū)的摻雜濃度大于所述第二子外延部的摻雜濃度。

11、可選地，所述制備方法還包括以下步驟：采用沉積工藝在所述第一外延層背離所述第二外延層一側(cè)的表面上形成第一導(dǎo)電層；在所述第二外延層背離所述第一外延層一側(cè)的表面上形成第二導(dǎo)電層。

12、通過本申請的技術(shù)方案，提供一種二極管結(jié)構(gòu)，該二極管結(jié)構(gòu)在傳統(tǒng)sic?jbs結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，采用多次外延方案，形成第一外延層和第二外延層雙層外延，形成與外延層不同摻雜類型的第二子外延部和注入?yún)^(qū)，提升器件耐高壓能力，降低正向壓降。并且，上述二極管結(jié)構(gòu)中外延經(jīng)過減薄工藝，且去除了襯底，提升器件散熱能力，降低正向壓降。

技術(shù)特征：

1.一種二極管結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括疊層設(shè)置的第一外延層和第二外延層，其中，所述第二外延層包括在第一方向上交替設(shè)置且摻雜類型不同的第一子外延部和第二子外延部，所述第一方向為平行于所述第一外延層與所述第二外延層接觸的表面的方向，所述二極管結(jié)構(gòu)還包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二極管結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一外延層的摻雜濃度大于所述第一子外延部的摻雜濃度。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二極管結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述注入?yún)^(qū)的摻雜濃度大于所述第二子外延部的摻雜濃度。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的二極管結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任意一項所述的二極管結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一外延層和所述第二外延層的材料包括碳化硅材料。

6.一種根據(jù)權(quán)利要求1至5任意一項所述二極管結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，形成所述第二外延層的步驟包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，還包括以下步驟：

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，形成所述注入?yún)^(qū)的步驟包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，還包括以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本申請公開了一種二極管結(jié)構(gòu)及二極管結(jié)構(gòu)的制備方法，二極管結(jié)構(gòu)包括疊層設(shè)置的第一外延層和第二外延層，其中，第二外延層包括在第一方向上交替設(shè)置且摻雜類型不同的第一子外延部和第二子外延部，第一方向為平行于第一外延層與第二外延層接觸的表面的方向，二極管結(jié)構(gòu)還包括：注入?yún)^(qū)，注入?yún)^(qū)設(shè)置在第一子外延部中背離第一外延層的表面上，其中，第一子外延部的摻雜類型與第一外延層的摻雜類型相同，注入?yún)^(qū)的摻雜類型與第二子外延部的摻雜類型相同。以解決相關(guān)技術(shù)中二極管器件結(jié)構(gòu)在參數(shù)上產(chǎn)品性能優(yōu)勢不明顯、工藝流程復(fù)雜和生產(chǎn)成本高的問題。

技術(shù)研發(fā)人員：李理
受保護的技術(shù)使用者：珠海格力電子元器件有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21