基于P区和I区渐变掺杂的4H-SiCPIN微波二极管及制作方法与流程

技术特征：
1.一种基于p区和i区渐变掺杂的4h
‑
sic pin二极管，自下而上包括n型衬底(1)、n 层(2)、i层(3)和p 层(4)，衬底(1)的下部设有阴极(5)，p 层(4)的上部设有阳极(6)，阳极(6)的上部设有钝化层(7)，其特征在于：所述i层(3)采用由n层组成的多层结构，且自下而上按第一层(31)至第n层(3n)分布，各层分别由掺杂浓度线性递减的4h
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sic半导体材料构成，n的取值根据器件实际使用要求确定，其为大于1的整数；所述p 层(4)采用由m层组成的多层结构，且自下而上按第一层(41)至第m层(4m)分布，各层分别由掺杂浓度线性递增的4h
‑
sic半导体材料构成，m的取值根据器件实际使用要求确定，其为大于1的整数。2.根据权利要求1所述的器件，其特征在于:所述衬底(1)和n 层(2)，均采用4h
‑
sic材料；所述钝化层(7)采用si3n4或sio2或al2o3或玻璃或铅玻璃。3.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，所述i区(3)的厚度为2～15μm，各层的厚度均相等，且第1层(31)的掺杂浓度为10
17
cm
‑3～10
18
cm
‑3，第2层(32)的掺杂浓度为10
16
cm
‑3～10
17
cm
‑3，
……
，第n层(3n)的掺杂浓度为10
14
cm
‑3～10
15
cm
‑3。4.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，所述p 区(4)的厚度为0.5～2μm，各层的厚度均相等，第1层(41)的掺杂浓度为10
17
cm
‑3～10
18
cm
‑3，第2层(42)的掺杂浓度为10
18
cm
‑3～10
19
cm
‑3，
……
，第m层(4m)的掺杂浓度为10
19
cm
‑3～10
20
cm
‑3。5.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，n 层(2)的厚度为0.5～2μm，掺杂浓度为10
18
cm
‑3～10
20
cm
‑3。6.一种基于p区和i区渐变掺杂的垂直4h
‑
sic pin二极管制作方法，其特征在于，包括如下步骤：1)对衬底表面进行清洗和热处理，即依次在三氯乙烯、丙酮、无水乙醇中煮沸10～15min，用去离子水清洗并煮沸10min，在h2so4:h3po3＝3:1的溶液中加热10min，然后放入去离子水中清洗，以消除表面悬挂键，再用5％的hf溶液去除表面的氧化物；2)将清洗和热处理之后的衬底装入反应室，在衬底上采用lpcvd工艺淀积厚度为0.5～2μm、掺杂浓度为10
18
cm
‑3～10
20
cm
‑3的4h
‑
sic n 层(2)；3)在4h
‑
sic n 层(2)上采用lpcvd工艺淀积n层厚度相同的4h
‑
sic i层(3)，各层的掺杂浓度自下而上递减，其中，第1层(31)的掺杂浓度为10
17
cm
‑3～10
18
cm
‑3，第2层(32)的掺杂浓度为10
16
cm
‑3～10
17
cm
‑3，
……
，第n层(3n)的掺杂浓度为10
14
cm
‑3～10
15
cm
‑3；4)在4h
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sic i层(3)上采用lpcvd工艺淀积m层厚度相同的4h
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sic p 层(4),各层的掺杂浓度自下而上递增，其中第1层(41)的掺杂浓度为10
17
cm
‑3～10
18
cm
‑3，第2层(42)的掺杂浓度为10
18
cm
‑3～10
19
cm
‑3，
……
，第m层(4m)的掺杂浓度为10
19
cm
‑3～10
20
cm
‑3；5)在衬底背面采用蒸发或磁控溅射工艺淀积阴极(5)，并在高温下进行退火；6)在p 层(4)上制作掩膜，采用蒸发或磁控溅射工艺在p 层(4)淀积阳极(6)，并在高温下进行退火；7)将进行完上述步骤的外延片放入pecvd反应室内，进行钝化层(7)的沉积；8)在钝化层上进行光刻和刻蚀，形成阳极接触孔，完成器件制作。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述2)、3)和4)中的lpcvd工艺参数如下：
反应室压力为10～200torr，反应室温度为1500℃；sih4流量为1～10sccm；c2h4流量为2～20sccm；h2流量为1000～3000sccm。8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述7)中pecvd工艺参数如下：反应室压力为0.5～30pa；反应室温度为200～500℃；反应室中通入的气体根据钝化层的材料进行选择。9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，5)中的阴极金属采用ti/ni或ti/pt或ni或ni/ti/al，其中第一层金属的厚度为20～100nm，第二层金属的厚度为30～300nm，第三层金属的厚度为20～200nm。10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，6)中的阳极金属采用ti/al或ti/al/ni或ni或ni/ti/al，其中第一层金属的厚度为20～100nm，第二层金属的厚度为30～300nm，第三层金属的厚度为20～200nm。

技术总结
本发明公开了一种基于P区和I区渐变掺杂的4H


技术研发人员：周弘 苏春旭 张进成 刘志宏 许晟瑞 郝跃
受保护的技术使用者：西安电子科技大学
技术研发日：2021.07.21
技术公布日：2021/10/26