CN108321212A - SiC肖特基二极管的制备方法及其结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种SiC肖特基二极管的制备方法及其结构，该制备方法包括：选取SiC衬底层，在所述SiC衬底层上表面生长SiC外延层，在所述SiC外延层内形成P+区域，在所述SiC外延层上表面生长隔离介质层，刻蚀所述隔离介质层形成隔离窗口，并在所述隔离窗口中生长NiCr合金层形成肖特基接触，在所述隔离介质层和所述NiCr合金层上表面生长第一铜石墨烯层形成器件的阳极电极，在所述SiC衬底层下表面生长第一金属层形成欧姆接触，在所述第一金属层下表面生长第二金属层形成器件阴极电极，以完成所述SiC肖特基二极管的制备。本发明的利用NiCr材料与SiC之间接触调整势垒高度变化，进而减小肖特基势垒的高度，降低了SiC肖特基二极管的开启电压，达到减小漏电流和能耗、增大反向电压的效果。
Description
技术领域
本发明涉及微电子技术领域，特别是涉及一种SiC肖特基二极管的制备方法及其结构。
背景技术
第三代半导体材料SiC(碳化硅)，具有禁带宽度大，临界击穿场强高、热导率和电子饱和速率高等优点，非常适合制作高压、高温、高频、大功率半导体器件。SiC功率器件作为新一代高效能电力电子器件已成为电力电子技术最为重要的发展方向，在新能源汽车、轨道交通、机车牵引、智能电网等领域具有重要的应用前景和发展，而碳化硅功率器件具有高耐压特性的一个重要条件是具有良好的终端结构。
肖特基(Schottky)势垒二极管是利用金属与半导体之间接触势垒进行工作的一种多数载流子器件。肖特基二极管相比PN二极管具有更加简单的结构，在制造工艺上也较为简单，因此成本也较低，肖特基二极管选通的电阻转换存储器相比于PN二极管具有一定的优势，并且肖特基二极管在电流和相应时间上也有不错的表现。
但是由于SiC的禁带宽度较宽，很难获得低的肖特基势垒高度值，导致SiC与金属接触时，肖特基势垒高度过高，影响半导体功率器件的开启电压，造成能耗过大。
发明内容
因此，为解决现有技术存在的技术缺陷和不足，本发明提出一种SiC肖特基二极管的制备方法及其结构。
具体地，本发明一个实施例提出的一种SiC肖特基二极管的制备方法，包括：
选取SiC衬底层；
在所述SiC衬底层上表面生长SiC外延层；
在所述SiC外延层内形成P+区域；
在所述SiC外延层上表面生长隔离介质层；
刻蚀所述隔离介质层形成隔离窗口，并在所述隔离窗口中生长NiCr合金层形成肖特基接触；
在所述隔离介质层和所述NiCr合金层上表面生长第一铜石墨烯层形成器件的阳极电极；
在所述SiC衬底层下表面生长第一金属层形成欧姆接触；
在所述第一金属层下表面生长第二金属层形成器件的阴极电极，以完成所述SiC肖特基二极管的制备。
在本发明的一个实施例中，在所述SiC衬底层上表面生长SiC外延层，包括：
清洗所述SiC衬底层；
利用化学气相沉积工艺在所述SiC衬底层上沉积所述SiC外延层。
在本发明的一个实施例中，在所述SiC外延层内形成P+区域，包括：
在所述SiC外延层上制作离子注入阻挡层；
对所述SiC外延层进行Al离子注入；
在1600℃～1750℃氩气氛围中进行离子激活退火，形成所述P+区域。
在本发明的一个实施例中，在所述SiC外延层上表面生长隔离介质层，包括：
利用化学气相沉积工艺在所述SiC外延层上表面沉积一层SiO2隔离介质；
在800℃温度下，在氧气氛围中退火60分钟形成所述隔离介质层。
在本发明的一个实施例中，刻蚀所述隔离介质层形成隔离窗口，并在所述隔离窗口中生长NiCr合金层形成肖特基接触，包括：
对所述隔离介质层进行涂胶、显影，通过光刻刻蚀形成肖特基接触窗口；
利用磁控溅射工艺在所述SiC外延层上溅射所述NiCr合金层；
在1050℃～1150℃温度下的氮气氛围中退火3分钟，使所述SiC外延层和所述NiCr合金层形成肖特基接触。
在本发明的一个实施例中，在所述隔离介质层和所述NiCr合金层上表面生长第一铜石墨烯层，包括：
利用磁控溅射工艺在所述隔离介质层和所述NiCr合金层上表面溅射厚度为1mm的铜石墨烯复合材料，形成第一铜石墨烯层。
在本发明的一个实施例中，在所述隔离介质层和所述NiCr合金层上表面生长第一铜石墨烯层，包括：
利用磁控溅射工艺在所述隔离介质层和所述NiCr合金层上表面溅射第一Cu金属层；
利用化学气相沉积工艺，在所述第一Cu金属层上沉积石墨烯层；
利用磁控溅射工艺在所述石墨烯层溅射第二Cu金属层；
在500℃温度下，退火30分钟，形成所述第一铜石墨烯层。
在本发明的一个实施例中，在所述SiC衬底层下表面生长第一金属层形成欧姆接触，包括：
利用磁控溅射工艺在所述SiC衬底层下表面溅射金属Ni形成所述第一金属层；
在氮气氛围中退火处理形成所述欧姆接触。
在本发明的一个实施例中，在所述第一金属层下表面生长第二金属层，包括：
利用磁控溅射工艺在所述第一金属层下表面溅射金属Ag；
在氮气氛围中退火处理形成所述第二金属层。
在本发明的一个实施例中，一种SiC半导体功率器件的结构，包括：
在本发明的一个实施例中，一种SiC肖特基二极管的结构包括：依次层叠的第二金属层、第一金属层、SiC衬底层、SiC外延层、隔离介质层、NiCr合金层、第一铜石墨烯层，其中，所述SiC外延层内设置有P+区域。
本发明实施例，具备如下优点：
1、本发明的利用NiCr材料与SiC之间接触调整势垒高度变化，进而减小肖特基势垒的高度，降低了SiC半导体功率器件的开启电压，达到减小漏电流和能耗、增大反向电压的效果。
2、本发明采用铜石墨烯复合材料作为阳极，改善了SiC MOSFET功率器件的耐高温性能和导电性能，提高了SiC MOSFET功率器件的散热性能。
3、本发明由于在沉积SiO2隔离介质之前，在O离子气氛下，将SiC表面氧化成SiO2隔离介质，可以有效的形成SiC与SiO2界面，并将C原子氧化成气体排出，彻底解决高温厚氧化层中C原子络合物引起的界面态高，载流子迁移率低的问题。
4、本发明由于最终的SiO2隔离介质是化学气相沉积和退火形成，在保证SiO2介质层质量的前提下，彻底解决SiC与SiO2界面形成C络合物的问题。
通过以下参考附图的详细说明，本发明的其它方面和特征变得明显。但是应当知道，该附图仅仅为解释的目的设计，而不是作为本发明的范围的限定，这是因为其应当参考附加的权利要求。还应当知道，除非另外指出，不必要依比例绘制附图，它们仅仅力图概念地说明此处描述的结构和流程。
附图说明
下面将结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细的说明。
图1为本发明实施例提供的一种SiC肖特基二极管的制备方法流程图；
图2a～图2i为本发明实施例提供的一种SiC肖特基二极管的制备工艺流程示意图；
图3为本发明实施例提供的一种SiC肖特基二极管的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的另一种SiC肖特基二极管的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
实施例一
请参见图1，图1为本发明实施例提供的一种SiC肖特基二极管的制备方法流程图。该制备方法包括如下步骤：
步骤a、选取SiC衬底层；
步骤b、在SiC衬底层上表面生长SiC外延层；
步骤c、在SiC外延层内形成P+区域；
步骤d、在SiC外延层上表面生长隔离介质层；
步骤e、刻蚀隔离介质层形成隔离窗口，并在所述隔离窗口中生长NiCr合金层形成肖特基接触；
步骤f、在隔离介质层和NiCr合金层上表面生长第一铜石墨烯层形成器件的阳极电极；
步骤g、在SiC衬底层下表面生长第一金属层形成欧姆接触；
步骤h、在第一金属层下表面生长第二金属层形成器件的阴极电极，以完成SiC肖特基二极管的制备。
其中，步骤b包括：
步骤b1、清洗SiC衬底层；
步骤b2、利用化学气相沉积工艺在SiC衬底层上沉积SiC外延层。
其中，步骤c包括：
步骤c1、在SiC外延层上制作离子注入阻挡层；
步骤c2、对SiC外延层进行Al离子注入；
步骤c3、在1600℃～1750℃氩气氛围中进行离子激活退火，形成P+区域。
其中，步骤d包括：
步骤d1、利用化学气相沉积工艺在SiC外延层上表面沉积一层SiO2隔离介质；
步骤d2、在800℃温度下，在氧气氛围中退火60分形成隔离介质层。
其中，步骤e包括：
步骤e1、对隔离介质层进行涂胶、显影，通过光刻刻蚀形成肖特基接触窗口；
步骤e2、利用磁控溅射工艺在SiC外延层上溅射NiCr合金层；
步骤e3、在1050℃～1150℃温度下的氮气氛围中退火3分钟，使SiC外延层和NiCr合金层形成肖特基接触。
其中，步骤f包括：
利用磁控溅射工艺在隔离介质层和NiCr合金层上表面溅射厚度为1mm的铜石墨烯复合材料，形成第一铜石墨烯层。
其中，步骤f包括：
步骤f1、利用磁控溅射工艺在隔离介质层和NiCr合金层上表面溅射第一Cu金属层；
步骤f2、利用化学气相沉积工艺，在第一Cu金属层上沉积石墨烯层；
步骤f3、利用磁控溅射工艺在石墨烯层溅射第二Cu金属层；
步骤f4、在500℃温度下，退火30分钟，形成第一铜石墨烯层。
其中，步骤g包括：
步骤g1、利用磁控溅射工艺在SiC衬底层下表面溅射金属Ni形成第一金属层；
步骤g2、在氮气氛围中退火处理形成欧姆接触。
其中，步骤h包括：
步骤h1、利用磁控溅射工艺在第一金属层下表面溅射金属Ag；
步骤h2、在氮气氛围中退火处理形成第二金属层。
优选地，该SiC肖特基二极管的结构包括：依次层叠的第二金属层、第一金属层、SiC衬底层、SiC外延层、隔离介质层、NiCr合金层、第一铜石墨烯层，其中，SiC外延层内设置有P+区域。
本实施例的有益效果具体为：
1、本实施例的通过将SiC外延层与NiCr合金层之间形成肖特基接触，减小肖特基势垒的高度，进一步降低了SiC肖特基二极管的开启电压，达到了减小漏电流和降低能耗、增大反向电压的效果。
2、本实施例采用铜石墨烯复合材料作为阳极，进一步改善了SiC肖特基二极管的耐高温性能和导电性能，提高了SiC肖特基二极管的散热性能。
实施例二
请参见图2a～图2h，图2a～图2h为本发明实施例提供的一种SiC肖特基二极管的制备工艺流程示意图。在上述实施例的基础上，本实施例将较为详细地对本发明的工艺流程进行介绍。该制备方法包括：
S1、衬底选取
S11、选取掺杂浓度为5×1018cm-3的N+型SiC衬底层103为初始材料。
S12、对N+型SiC衬底层103采用RCA(湿式化学清洗法)清洗标准进行清洗，以去除样品表面有机和无机化学污染物。
S2、在SiC衬底层103上外延生长SiC外延层104
S21、如图2a所示，采用化学气相沉积工艺，在SiC衬底层103上表面外延生长厚度为8μm，氮离子掺杂浓度为1×1015cm-3的N-型SiC外延层104，其工艺条件是：外延生长温度为1570℃，压力为100mbar，反应气体采用硅烷和丙烷，载运气体采用纯氢气，杂质源采用液态氮气。
S3、在SiC外延层104上生长离子注入阻挡层105
S31、对SiC外延层104做RCA标准清洗后，进行涂胶光刻、显影后，利用光刻胶作阻挡层，采用RE刻蚀5min后形成对准标记，对准标记深度为0.4μm；
S32、对形成的对准标记进行套刻，形成图形区域；
S33、如图2b所示，通过电子束蒸发在带有图形区域的SiC外延层104的上表面制作的Ni/Au层，其中，Ni的厚度为Au的厚度为然后浸泡在丙酮中做超声波处理，剥离金属形成离子注入阻挡层105。
S4、在SiC外延层104内形成P+区域106
S41、如图2c所示，在400℃的环境温度下对SiC外延层104进行五次Al离子注入，注入深度为0.4μm，注入能量分别为30keV、120keV、300keV、420keV和550keV，注入能量为30keV时，注入剂量为2.8×1012cm-2；注入能量为120keV时，注入剂量为6.5×1012cm-2；注入能量为300keV时，注入剂量为1.05×1013cm-2；注入能量为420keV时，注入剂量为1.3×1013cm-2；注入能量为550keV时，注入剂量为1.45×1013cm-2，形成间隔分立排布的P+区域106；
S42、采用RCA清洗标准对SiC外延层104表面进行清洗，在1000℃温度下烘干20min，烘干后在SiC外延层104表面进行三次涂胶，并在400℃下加热90min，光刻胶碳化后转化成无定型C膜形成碳膜保护，C膜厚度为0.4μm；
S43、在1600℃～1750℃氩气氛围中进行离子激活退火，退火时间为20min，形成P+区域106。
S5、在SiC外延层104上生长隔离介质层(即SiO2隔离介质层107)
S51、将器件整体放入化学气相沉积炉中加热到300℃，通入氧气60秒，在O离子气氛下，将SiC外延层104表面氧化成1-2nmSiO2隔离介质，再通入硅烷，沉积100nm的SiO2隔离介质。
S52、如图2d所示，将SiC样品在氧气氛围中，800℃退火60分钟，形成SiO2隔离介质层107。
S6、在SiC外延层104上的肖特基接触窗口生长NiCr合金层108
S61、对SiO2隔离介质层107进行涂胶、显影，之后再进行光刻刻蚀，形成肖特基接触窗口；
S62、如图2e所示，利用磁控溅射工艺在肖特基接触窗口溅射NiCr合金形成NiCr合金层108；
S63、在1050℃～1150℃温度下的氮气氛围中退火3分钟使SiC外延层104和NiCr合金层108形成肖特基接触。
S7、在SiO2隔离介质层107和NiCr合金层108上生长第一铜石墨烯层109
S71、如图2f所示，利用磁控溅射工艺在SiO2隔离介质层107和NiCr合金层108上溅射铜石墨烯复合材料，形成第一铜石墨烯层109，其中，第一铜石墨烯层109的厚度为1μm，且为阳极；
S8、在SiC衬底层103的下表面生长第一金属层(即Ni金属层102)
S81、利用磁控溅射工艺在SiC衬底层103的下表面溅射金属Ni形成Ni金属层102；
S82、如图2g所示，在氮气氛围中退火处理使SiC衬底层103和Ni金属层102形成欧姆接触，Ni金属层102为阴极。
S9、在Ni金属层102的下表面生长第二金属层(即Ag金属层101)
S91、如图2h所示，利用磁控溅射工艺在Ni金属层102的下表面溅射金属Ag；
S92、在氮气氛围中退火处理形成Ag金属层101，Ag金属层101为阴极。
本实施例的有益效果：
1、本实施例SiO2隔离介质层是在O离子气氛下形成，因此在SiC外延层表面将形成SiO2隔离介质，能够有效的形成SiC与SiO2界面，并且能够将C原子氧化成气体排出，彻底解决了高温厚氧化层中C原子络合物引起的界面态高，载流子迁移率低的问题。
2、本实施例由于最终的SiO2隔离介质是化学气相沉积和退火形成，在保证SiO2介质层质量的前提下，彻底解决SiC与SiO2界面形成C络合物的问题。
实施例三
请再次参见图2a～图2h。在上述实施例的基础上，本实施例将较为详细地对本发明的另一种工艺流程进行介绍。该制备方法包括：
S1、衬底选取
选取掺杂浓度为5×1018cm-3的N+型SiC衬底层103为初始材料。
S11、对N+型SiC衬底层103采用RCA(湿式化学清洗法)清洗标准进行清洗，以去除样品表面有机和无机化学污染物。
S2、在SiC衬底层103上外延生长SiC外延层104
S21、如图2a所示，采用化学气相沉积工艺，在SiC衬底层103上方外延生长厚度为8μm，氮离子掺杂浓度为1×1015cm-3的N-型SiC外延层104，其工艺条件是：外延生长温度为1570℃，压力为100mbar，反应气体采用硅烷和丙烷，载运气体采用纯氢气，杂质源采用液态氮气。
S3、在SiC外延层104上生长离子注入阻挡层105
S31、对SiC外延层104做RCA标准清洗后，进行涂胶光刻、显影后，利用光刻胶作阻挡层，采用RE刻蚀5min后形成对准标记，对准标记深度为0.4μm；
S32、对形成的对准标记进行套刻，形成图形区域；
S33、如图2b所示，通过电子束蒸发在带有图形区域的SiC外延层104的上表面制作的Ni/Au层，其中，Ni的厚度为Au的厚度为然后浸泡在丙酮中做超声波处理，剥离金属形成离子注入阻挡层105。
S4、在SiC外延层104内形成P+区域106
S41、如图2c所示，在400℃的环境温度下对SiC外延层104进行五次Al离子注入，注入深度为0.4μm，注入能量分别为30keV、120keV、300keV、420keV和550keV，注入能量为30keV时，注入剂量为2.8×1012cm-2；注入能量为120keV时，注入剂量为6.5×1012cm-2；注入能量为300keV时，注入剂量为1.05×1013cm-2；注入能量为420keV时，注入剂量为1.3×1013cm-2；注入能量为550keV时，注入剂量为1.45×1013cm-2，形成间隔分立排布的P+区域106；
S42、采用RCA清洗标准对SiC外延层104表面进行清洗，在1000℃温度下烘干20min，烘干后在SiC外延层104表面进行三次涂胶，并在400℃下加热90min，光刻胶碳化后转化成无定型C膜形成碳膜保护，C膜厚度为0.4μm；
S43、在1600℃～1750℃氩气氛围中进行离子激活退火，退火时间为20min，形成P+区域106。
S5、在SiC外延层104上生长隔离介质层(即SiO2隔离介质层107)
S51、将器件整体放入化学气相沉积炉中加热到300℃，通入氧气60秒，在O离子气氛下，将SiC外延层104表面氧化成1-2nmSiO2隔离介质，再通入硅烷，沉积100nm的SiO2隔离介质。
S52、如图2d所示，将SiC样品在氧气氛围中，800℃退火60分钟，形成SiO2隔离介质层107。
S6、在SiC外延层104上的肖特基接触窗口生长NiCr合金层108
S61、对SiO2隔离介质层107进行涂胶、显影，之后再进行光刻刻蚀，形成肖特基接触窗口；
S62、如图2e所示，利用磁控溅射工艺在肖特基接触窗口溅射NiCr合金形成NiCr合金层108；
S63、在1050℃～1150℃温度下的氮气氛围中退火3分钟使SiC外延层104和NiCr合金层108形成肖特基接触。
S7、在SiO2隔离介质层107和NiCr合金层108上生长第一铜石墨烯层109
S71、利用磁控溅射工艺在SiO2隔离介质层107和NiCr合金层108上溅射第一Cu金属层；
S72、利用化学气相沉积工艺，在第一Cu金属层上沉积石墨烯层；
S73、利用磁控溅射工艺在石墨烯层溅射第二Cu金属层；
S74、如图2f所示，在500℃温度下使第一Cu金属层、石墨烯层和第二Cu金属层退火30分钟，形成所述第一铜石墨烯层。
S8、在SiC衬底层103的下表面生长第一金属层(即Ni金属层102)
S81、利用磁控溅射工艺在SiC衬底层103的下表面溅射金属Ni形成Ni金属层102；
S82、如图2g所示，在氮气氛围中退火处理使SiC衬底层103和Ni金属层102形成欧姆接触，Ni金属层102为阴极。
S9、在Ni金属层102的下表面生长第二金属层(即Ag金属层101)
S91、如图2h所示，利用磁控溅射工艺在Ni金属层102的下表面溅射金属Ag；
S92、在氮气氛围中退火处理形成Ag金属层101，Ag金属层101为阴极。
实施例四
请再次参见图2a～图2g以及图2i。在上述实施例的基础上，本实施例将较为详细地对本发明的再一种工艺流程进行介绍。该制备方法包括：
S1、衬底选取
选取掺杂浓度为5×1018cm-3的N+型SiC衬底层103为初始材料。
S11、对N+型SiC衬底层103采用RCA(湿式化学清洗法)清洗标准进行清洗，以去除样品表面有机和无机化学污染物。
S2、在SiC衬底层103上外延生长SiC外延层104
S21、如图2a所示，采用化学气相沉积工艺，在SiC衬底层103上表面外延生长厚度为8μm，氮离子掺杂浓度为1×1015cm-3的N-型SiC外延层104，其工艺条件是：外延生长温度为1570℃，压力为100mbar，反应气体采用硅烷和丙烷，载运气体采用纯氢气，杂质源采用液态氮气。
S3、在SiC外延层104上生长离子注入阻挡层105
S31、对SiC外延层104做RCA标准清洗后，进行涂胶光刻、显影后，利用光刻胶作阻挡层，采用RE刻蚀5min后形成对准标记，对准标记深度为0.4μm；
S32、对形成的对准标记进行套刻，形成图形区域；
S33、如图2b所示，通过电子束蒸发在带有图形区域的SiC外延层104的上表面制作的Ni/Au层，其中，Ni的厚度为Au的厚度为然后浸泡在丙酮中做超声波处理，剥离金属形成离子注入阻挡层105。
S4、在SiC外延层104内形成P+区域106
S41、如图2c所示，在400℃的环境温度下对SiC外延层104进行五次Al离子注入，注入深度为0.4μm，注入能量分别为30keV、120keV、300keV、420keV和550keV，注入能量为30keV时，注入剂量为2.8×1012cm-2；注入能量为120keV时，注入剂量为6.5×1012cm-2；注入能量为300keV时，注入剂量为1.05×1013cm-2；注入能量为420keV时，注入剂量为1.3×1013cm-2；注入能量为550keV时，注入剂量为1.45×1013cm-2，形成间隔分立排布的P+区域106；
S42、采用RCA清洗标准对SiC外延层104表面进行清洗，在1000℃温度下烘干20min，烘干后在SiC外延层104表面进行三次涂胶，并在400℃下加热90min，光刻胶碳化后转化成无定型C膜形成碳膜保护，C膜厚度为0.4μm；
S43、在1600℃～1750℃氩气氛围中进行离子激活退火，退火时间为20min，形成P+区域106。
S5、在SiC外延层104上生长隔离介质层(即SiO2隔离介质层107)
S51、将器件整体放入化学气相沉积炉中加热到300℃，通入氧气60秒，在O离子气氛下，将SiC外延层104表面氧化成1-2nmSiO2隔离介质，再通入硅烷，沉积100nm的SiO2隔离介质。
S52、如图2d所示，将SiC样品在氧气氛围中，800℃退火60分钟，形成SiO2隔离介质层107。
S6、在SiC外延层104上的肖特基接触窗口生长NiCr合金层108
S61、对SiO2隔离介质层107进行涂胶、显影，之后再进行光刻刻蚀，形成肖特基接触窗口；
S62、如图2e所示，利用磁控溅射工艺在肖特基接触窗口溅射NiCr合金层108；
S63、在1050℃～1150℃温度下的氮气氛围中退火3分钟使SiC外延层104和NiCr合金层108形成肖特基接触。
S7、在SiO2隔离介质层107和NiCr合金层108上生长第一铜石墨烯层109
S71、如图2f所示，利用磁控溅射工艺在SiO2隔离介质层107和NiCr合金层108上溅射铜石墨烯复合材料，形成第一铜石墨烯层109，其中，第一铜石墨烯层109的厚度为1μm，且为阳极。
可选地，利用磁控溅射工艺在SiO2隔离介质层107和NiCr合金层108上溅射金属Al，形成Al金属层，作为阳极。
S8、在SiC衬底层103的下表面生长第一金属层(即Ni金属层102)
S81、如图2g所示，利用磁控溅射工艺在SiC衬底层103的下表面溅射Ni金属层102；
S82、在氮气氛围中退火处理使SiC衬底层103和Ni金属层102形成欧姆接触，Ni金属层102为阴极。
S9、在Ni金属层102的下表面生长第二铜石墨烯层
S91、如图2i所示，利用磁控溅射工艺在Ni金属层102的下表面溅射铜石墨烯复合材料形成第二铜石墨烯层，第二铜石墨烯层为阴极。
实施例五
请再次参见图3，图3为本发明实施例提供的一种SiC肖特基二极管的结构示意图。本实施例提供一种SiC肖特基二极管的结构，该结构，包括：
第二金属层(即Ag金属层101)；
其中，Ag金属层101为阴极，厚度为1μm。
第一金属层(即Ni金属层102)，位于Ag金属层101上表面；
其中，Ni金属层102为阴极，厚度为1μm。
SiC衬底层103，位于Ni金属层102的上表面；
其中，SiC衬底层103由掺杂浓度为5×1018cm-3的N+型SiC材料构成，厚度为360μm，SiC衬底层103和Ni金属层102形成欧姆接触。
SiC外延层104，位于SiC衬底层103上表面；
其中，SiC外延层104由掺杂浓度为1×1015cm-3的N-型SiC材料构成，厚度为8μm。
P+区域106，位于SiC外延层104内；
其中，P+区域106的掺杂浓度为3×1018cm-3，深度为0.4μm，P+区域106位于SiC外延层104内侧呈间隔分立排布。
隔离介质层(即SiO2隔离介质层107)，位于SiC外延层104上表面；
其中，SiO2隔离介质层107的厚度为100nm。
NiCr合金层108，位于SiC外延层104上表面；
其中，SiC外延层104和NiCr合金层108形成肖特基接触。
第一铜石墨烯层109，位于SiO2隔离介质层107和NiCr合金层108上表面；
其中，第一铜石墨烯层109为复合材料，厚度为1μm，且为阳极。
本实施例的有益效果：
1、本实施例的通过将SiC外延层与NiCr合金层之间形成肖特基接触，减小肖特基势垒的高度，进一步降低了SiC肖特基二极管的开启电压，达到了减小漏电流和降低能耗、增大反向电压的效果。
2、本实施例采用铜石墨烯复合材料作为阳极，改善了SiC肖特基二极管的耐高温性能和导电性能，提高了SiC肖特基二极管的散热性能。
实施例六
请参见图4，图4为本发明实施例提供的另一种SiC肖特基二极管的结构示意图。本实施例提供另一种SiC肖特基二极管的结构，该结构，包括：
第二铜石墨烯层110；
其中，第二铜石墨烯层110为铜石墨烯复合材料，且第二铜石墨烯层110为阴极。
第二金属层(即Ni金属层102)，位于第二铜石墨烯层110上表面；
其中，Ni金属层102为阴极，厚度为1μm。
SiC衬底层103，位于Ni金属层102的上表面；
其中，SiC衬底层103由掺杂浓度为5×1018cm-3的N+型SiC材料构成，厚度为360μm，SiC衬底层103和Ni金属层102形成欧姆接触。
SiC外延层104，位于SiC衬底层103上表面；
其中，SiC外延层104由掺杂浓度为1×1015cm-3的N-型SiC材料构成，厚度为8μm。
P+区域106，位于SiC外延层104内；
其中，P+区域106的掺杂浓度为3×1018cm-3，深度为0.4μm，P+区域106位于SiC外延层104内侧呈间隔分立排布。
隔离介质层(即SiO2隔离介质层107)，位于SiC外延层104上表面；
其中，SiO2隔离介质层107的厚度为100nm。
NiCr合金层108，位于SiC外延层104上表面；
其中，SiC外延层104和NiCr合金层108形成肖特基接触。
第一铜石墨烯层109，位于SiO2隔离介质层107和NiCr合金层108上表面；
其中，第一铜石墨烯层109为复合材料，厚度为1μm，且为阳极。
可选地，Al金属层位于SiO2隔离介质层和NiCr合金层上表面，且Al金属层为阳极。
本实施例采用铜石墨烯复合材料制备SiC肖特基二极管的阳极和阴极，能够改善SiC肖特基二极管的耐高温性能和导电性能，提高SiC肖特基二极管的散热性能。
综上所述，本文中应用了具体个例对本发明实施例提供的一种SiC肖特基二极管的制备方法及其结构的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制，本发明的保护范围应以所附的权利要求为准。
Claims (10)
1.一种SiC肖特基二极管的制备方法，其特征在于，包括：
选取SiC衬底层；
在所述SiC衬底层上表面生长SiC外延层；
在所述SiC外延层内形成P+区域；
在所述SiC外延层上表面生长隔离介质层；
刻蚀所述隔离介质层形成隔离窗口，并在所述隔离窗口中生长NiCr合金层形成肖特基接触；
在所述隔离介质层和所述NiCr合金层上表面生长第一铜石墨烯层形成器件的阳极电极；
在所述SiC衬底层下表面生长第一金属层形成欧姆接触；
在所述第一金属层下表面生长第二金属层形成器件的阴极电极，以完成所述SiC肖特基二极管的制备。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述SiC衬底层上表面生长SiC外延层，包括：
清洗所述SiC衬底层；
利用化学气相沉积工艺在所述SiC衬底层上沉积所述SiC外延层。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述SiC外延层内形成P+区域，包括：
在所述SiC外延层上制作离子注入阻挡层；
对所述SiC外延层进行Al离子注入；
在1600℃～1750℃氩气氛围中进行离子激活退火，形成所述P+区域。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述SiC外延层上表面生长隔离介质层，包括：
利用化学气相沉积工艺在所述SiC外延层上表面沉积一层SiO2隔离介质；
在800℃温度下，在氧气氛围中退火60分钟形成所述隔离介质层。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，刻蚀所述隔离介质层形成隔离窗口，并在所述隔离窗口中生长NiCr合金层形成肖特基接触，包括：
对所述隔离介质层进行涂胶、显影，通过光刻刻蚀形成肖特基接触窗口；
利用磁控溅射工艺在所述SiC外延层上溅射所述NiCr合金层；
在1050℃～1150℃温度下的氮气氛围中退火3分钟，使所述SiC外延层和所述NiCr合金层形成肖特基接触。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述隔离介质层和所述NiCr合金层上表面生长第一铜石墨烯层，包括：
利用磁控溅射工艺在所述隔离介质层和所述NiCr合金层上表面溅射厚度为1mm的铜石墨烯复合材料，形成第一铜石墨烯层。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述隔离介质层和所述NiCr合金层上表面生长第一铜石墨烯层，包括：
利用磁控溅射工艺在所述隔离介质层和所述NiCr合金层上表面溅射第一Cu金属层；
利用化学气相沉积工艺，在所述第一Cu金属层上沉积石墨烯层；
利用磁控溅射工艺在所述石墨烯层溅射第二Cu金属层；
在500℃温度下，退火30分钟，形成所述第一铜石墨烯层。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述SiC衬底层下表面生长第一金属层形成欧姆接触，包括：
利用磁控溅射工艺在所述SiC衬底层下表面溅射金属Ni形成所述第一金属层；
在氮气氛围中退火处理形成所述欧姆接触。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第一金属层下表面生长第二金属层，包括：
利用磁控溅射工艺在所述第一金属层下表面溅射金属Ag；
在氮气氛围中退火处理形成所述第二金属层。
10.一种SiC肖特基二极管的结构，其特征在于，包括：依次层叠的第二金属层、第一金属层、SiC衬底层、SiC外延层、隔离介质层、NiCr合金层、第一铜石墨烯层，其中，所述SiC外延层内设置有P+区域，所述SiC肖特基二极管由权利要求1～9任一项所述的方法制备形成。
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