本实用新型涉及半导体领域。更具体地，涉及一种SiC肖特基二极管。
背景技术：
碳化硅材料具有优良的物理和电学特性，以其宽的禁带宽度、高的热导率、大的饱和漂移速度和高的临界击穿电场等独特优点，成为制作大功率、高频、耐高温、抗辐射器件的理想半导体材料。碳化硅电力电子器件的击穿电压可达到硅器件的十倍，而导通电阻仅为硅器件的数十分之一，开关速度快，热导率高，电能转换损耗小，散热系统简单，最终使整个系统的体积和重量显著降低。用SiC材料制备的电力电子器件已成为目前半导体领域的热点器件和前沿研究领域之一，是电力电子技术最为重要的发展方向，在军事和民事领域具有重要的应用前景。
单纯的SiC肖特基二极管具有开关速度快和反向恢复时间短的优点，但是反向特性有一定的局限性，在高电压下肖特基势垒退化，反向漏电流大，无法实现高耐压器件。提高这种普通结构器件的击穿电压，一般是通过提高漂移区的电阻来实现的，但是这种技术只能将击穿电压提高到1000V以上。目前，业界提出了相应的终端结构，包括场板、场限环、结终端扩展等。但传统场板终端只能将击穿电压提高到1500V左右。
因此，需要提供一种新型SiC肖特基二极管，这样的机构在提高器件的击穿电压的同时简化工艺流程，降低工艺难度和工艺成本。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于提供一种SiC肖特基二极管。
为达到上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：
一种SiC肖特基二极管，包括：第一导电类型的SiC衬底；第一导电类型的SiC外延层，设置在衬底的第一表面上，并且外延层的掺杂浓度小于衬底的掺杂浓度；介质层，设置在外延层的远离衬底的表面上并在中间形成开口，自开口向两侧具有厚度逐渐增加的斜坡结构；第一电极层，设置在衬底的第二表面上；以及第二电极层，包括覆盖开口的肖特基接触区和延伸到介质层上的场板结构。
可选地，介质层由SiO2材料构成。
可选地，第一导电类型为N型。
可选地，第一导电类型为P型。
本实用新型的有益效果如下：
本实用新型所述技术方案提供了一种具有更长场板结构的SiC肖特基二极管，本公开的SiC肖特基二极管使整个电场分布更均匀，增加了器件的耐压性，此外，这样的SiC肖特基二极管结构简化了器件制备工艺，在提高器件击穿电压的同时降低了工艺难度和工艺成本。
附图说明
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明；
图1为根据本公开的实施例的SiC肖特基二极管的剖视图；
图2为制作根据本公开的SiC肖特基二极管的示例性方法中掩模版的俯视图；以及
图3A至图3C为制作根据本公开的SiC肖特基二极管的示例性方法的制作工艺流程中的剖视图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本实用新型，下面结合优选实施例和附图对本实用新型做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本实用新型的保护范围。
应理解，说明书中所述的序数词第一、第二等只是为了描述的清楚，而不是为了限制元件、部件或组件等的顺序，即，描述为第一元件、部件和组件以及第二元件、部件或组件也可以表述为第二元件、部件和组件以及第一元件、部件或组件。
图1为根据本公开的实施例的SiC肖特基二极管10的剖视图。
如图所示，本公开的实施例的SiC肖特基二极管10包括：第一电极层101、衬底103、外延层105、介质层107、第二电极层109。
在图1所示的示例性SiC肖特基二极管10的结构中，衬底103具有第一表面和第二表面，即图中所示的方向的上表面和下表面，为了方便描述，下文中将用上表面和下表面来表述。衬底103由第一导电类型的SiC材料构成。在本实施例中为N型。应理解，构成衬底103的SiC材料的导电类型也可以为P型。外延层105设置在衬底103的上表面上。外延层105的掺杂浓度小于衬底103的掺杂浓度。为了表示更清晰简便，在本实施例的下文描述中，用N+-SiC衬底103表示N型SiC材料构成的衬底103，用N--SiC外延层105 表示由掺杂浓度比衬底中掺杂浓度小的N型SiC材料构成的外延层105。应理解，这只是示例性的，并不用于限制本实用新型。
在N--SiC外延层105上设置有介质层107，如图所示，在介质层107中具有倒梯形开口，使得N--SiC外延层105通过该开口暴露出来，第二电极层 109设置于介质层107和通过上述开口暴露出的N--SiC外延层105上，第二电极层109包括肖特基接触区109-1和场板结构109-2，场板结构109-2位于介质层107上并覆盖介质层107的一部分，另外，第一电极层101设置于N+-SiC 衬底103的下表面。
本公开的SiC肖特基二极管，因为具有斜坡结构的介质层，从而形成了斜坡型的场板结构，使得消除了结终端处的电压尖峰，显著增加了器件的耐压性能，提高了击穿电压。
下面结合图2和图3A至图3C，通过其中所示的示例描述制作本公开的 SiC肖特基二极管的方法。
图2为制作根据本公开的SiC肖特基二极管的示例性方法中掩模版的俯视图，图3A至图3C为制作根据本公开的SiC肖特基二极管的示例性方法的制作工艺流程中的剖视图。
在本实施例中，本公开的SiC肖特基二极管的制作方法包括以下步骤：
步骤1：
在N+-SiC衬底103上表面上生长N--SiC外延层105，如图3A所示。具体地，对N+-SiC衬底103进行预处理；在N+-SiC衬底103正面通过CVD方法生长N--SiC外延层105；N--SiC外延层105厚度为5～100μm，掺杂浓度为1.0×1015～1.0×1016cm-3，优选地，N--SiC外延层105厚度为12μm，掺杂浓度为8.0×1015cm-3。
步骤2：
制作包括具有不同透光能力的多个掩模区的用于光刻的掩模版20。如图 2中所示，图2中示出了示例性的掩模版20。掩模版20包括完全透光区201、渐变透光区203和不透光区205，在光刻时，完全透光区201对应SiC肖特基二极管中第二电极层109的肖特基接触区，渐变透光区203对应第二电极层 109的场板结构中的斜坡部分。渐变透光区203包括用于控制透光率的多个透光点。透光点的形状可以为圆形、方形、三角形或其他可透光形状，根据所需透光率确定透光点的密度分布，从而控制曝光后得到的光刻胶的厚度，在自完全透光区201向不透光区205的方向上，透光点密度逐渐减小。
步骤3：
在N--SiC外延层105表面积淀介质层107。具体地，通过PECVD在N--SiC 外延层105表面淀积介质层107，介质层107由SiO2材料构成；介质层107的厚度为100～2μm。
步骤4：
在介质层107表面涂覆一层光刻胶，并利用掩模版20进行光刻、显影和碳化处理。其中，利用所设计的掩模版20对光刻胶层进行曝光，基于掩模版 20不同区域而具有的不同的透光能力，光刻胶层对应区域的曝光程度不同；对曝光后的光刻胶层进行显影，基于曝光程度不同，不同区域的光刻胶层具有不同的腐蚀情况，例如完全透光区201所对应的区域光刻胶层完全被腐蚀掉，在渐变透光区203所对应的区域，光刻胶显影后保留的厚度从肖特基接触区边缘向外侧逐渐增加，不透光区205所对应的区域光刻胶层完全保留；对曝光后的光刻胶进行高温碳化作为刻蚀介质层107的阻挡层。
步骤5：
利用已经固化的光刻胶，即阻挡层，对介质层107进行刻蚀。其中，由于经过曝光、显影和碳化后的光刻胶层厚度不同，对刻蚀离子的阻挡程度会有所不同，例如完全透光区201所对应区域介质层全部刻蚀，形成肖特基接触区；渐变透光区203所对应的区域光刻胶层厚度渐变，因此在该区域会形成厚度渐变的斜坡场板；不透光区205所对应区域完全遮挡刻蚀离子，介质层107中的该区域完全保留。
步骤6：
去掉N--SiC外延层105上剩余的光刻胶层。成型的结构如图3B中所示。
步骤7：
在N+-SiC衬底103下表面上生长第一电极层101，在本实施例中为阴极电极1。具体地，在N+-SiC衬底103的下表面上电子束蒸发Ti/Ni/Pt金属；在900℃～1100℃温度范围内，真空环境或惰性气体氛围中进行快速热退火；在 N+-SiC衬底103的下表面上形成阴极电极1。如图3C中所示。
步骤8：
在斜坡场板结终端结构4边缘处和N--SiC外延层105上电子束蒸发生长金属Ti/Ni/Al，生长阳极电极5。成型的结构即为图1中所示的SiC肖特基二极管，为了简便未单独示出，参照图1，可以看出SiC肖特基二极管的阳极电极109包括与外延层105接触的肖特基接触区109-1和场板结构109-2。场板结构109-2的存在有效提高了SiC肖特基二极管的耐压性。
显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本实用新型的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之列。