化硅区开口的碳化硅二极管结构图；
[0056]图8是本发明提供的形成第二导电类型碳化硅区的碳化硅二极管结构图；
[0057]图9是本发明提供的去除另一掩膜层的碳化硅二极管结构图；
[0058]图10是本发明提供的淀积氧化物或其他钝化材料的可选覆盖层形成的碳化硅二极管结构图；
[0059]图11是本发明提供的形成电极接触的碳化硅二极管结构图；
[0060]其中:10-碳化娃衬底，12-第一层碳化娃，13-第三层碳化娃，14-第四层碳化娃，15-第一区碳化娃,22-第一电极,23-第二电极,30-晶片表面钝化保护层，100-第一掩膜层，110-第二掩膜层，120-第三掩膜层；
[0061]图12是本发明提供的制造碳化硅二极管的流程图。
【具体实施方式】
[0062]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步的详细说明。
[0063]本发明提供一种更为简单的碳化硅二极管制作过程，其能够具有相同或者更高的性能特征，特别是高电压耐受性能。本发明提供了一种用于制造碳化硅二极管的方法。这种制造方法涉及在SiC晶片的表面淀积一层氧化物掩膜。一个掩膜层施加于氧化物掩膜层表面上。通过逐渐变化的掩膜层腐蚀形成渐变的氧化物层侧壁。使用反应离子刻蚀碳化硅将氧化物层的图形转移到碳化硅上。通过离子注入第二导电类型的掺杂剂形成边缘末端以改进二极管性能。一金属层或者金属层叠淀积于晶片表面上并且将掩膜除去，以形成欧姆接触电极。淀积表面保护层，刻蚀出电极接触窗口。任选地，可以沉积一层或者层叠层的表面钝化保护层，并且刻蚀至金属层形成表面保护。其流程图如图12所示。
[0064]图1中示出了一种根据本发明的专利申请书描述的过程所形成的碳化硅二极管。其中具有金属接触部分优选的由钛或钛金属合金层叠层形成第一电极22和结合于层叠的第二碳化硅区上，其中第二碳化硅区包括第三层碳化硅13和第四层碳化硅14。一离子注入边缘末端区域第一碳化硅区15优选地利用第二导电类型的掺杂剂离子，例如硼和/或铝，形成于SiC晶片的第一层碳化硅12中临近第一电极22以及台面结构的第二碳化硅区的外边缘位置处。晶片表面钝化保护层30随后沉积于晶片上并形成第一电极22的接触窗口。这样制作的碳化硅二极管具有所需的属性以及按照所需起作用。
[0065]在图2-图11中顺序示出了根据本发明制造碳化硅二极管的过程。下文将对此进行详细描述。本发明的这个过程还为器件提供了表面钝化和边缘末端处理方法。将钝化保护材料施加于晶片表面上以便稳定其电学活性的基本方法是本领域内技术人员所熟知的。然而，采用掩蔽膜形成具有缓变侧壁的台面边缘末端处理是对现有方法的一种显著改进。
[0066]如从图1中看到的，本发明的一些实施例的碳化硅二极管器件结构包括第一导电类型的单晶碳化硅衬底10。在单晶碳化硅衬底10的第一面上提供η型碳化硅外延层第一层碳化娃12。外延形成的P型第三层碳化娃13在η型的第一层碳化娃12上,外延形成的P型第四层碳化硅14在P型第三层碳化硅13上，13和14共同形成第二碳化硅区，且可提供器件的阳极。在η型碳化硅外延层第一层碳化硅12上形成低浓度P型区第一碳化硅区15，提供器件阳极的边缘末端保护，其也提供在η型第一碳化硅层12中。适合的晶片表面钝化保护材料如S12绝缘层,在第一电极22上方延伸，并覆盖第一层碳化娃12的上方,未被钝化保护材料覆盖的部分第一电极22提供阳极接触窗口。在与第二碳化硅区相对的衬底10的面上提供阴极接触第二电极23。
[0067]临近第二碳化硅区的低浓度P型碳化硅区第一碳化硅区15，用以避免阳极边缘末端电场集中。在一些实施例中，低浓度P型第一碳化娃区15在第一层碳化娃12和钝化保护层22之间。而且，P型第一碳化硅区15可以基本上与邻近的P型第二碳化硅区的外边界侧相连。尤其，在本发明的一些实施例中，P型区15延伸到但不超越P型第二碳化硅区的内边缘。
[0068]通过提供包括外延P型第三层碳化硅13和高浓度P型欧姆接触第四层碳化硅14形成P型第二碳化硅区的台面结构，以及形成低掺杂浓度P型第一碳化硅区15，可为碳化硅二极管器件提供具有台面边缘末端保护。本发明涉及的具有台面边缘末端保护结构的二极管更易于制造，且可具有优于平面终端二极管的改善的终端效率和可靠性。而且，由于倾斜台面侧壁的存在，碳化硅二极管器件的电场分布更加均匀，因此器件可工作在更高电压下而不会在台面底端或Pn结的位置发生击穿。而且，通过注入P型第一碳化硅区15对P型第二碳化硅区的台面形成延伸保护结构，可以降低台面底端的电场峰值。由此，例如，期望本发明的一些实施例的碳化硅二极管器件可以具有1kV以上的耐受电压。
[0069]可选地，可提供在终端周边的电场终止结构以使得η型第一层碳化硅12的横向耗尽不会到达芯片的外边缘。尤其，可通过在注入P型第一碳化硅区15外的η型区域第一层碳化硅12表面形成一个凹槽来形成电场终止结构。这种电场终止结构可形成具有包围器件边缘末端保护结构的分布。然而，本发明不应解释为局限于具有特定的电场终止结构的碳化硅二极管。例如，可提供在注入P型碳化硅区15外的高浓度η型注入区。
[0070]现在将描述本发明的一些实施例的制造方法。如在图2中看到的，在具有高浓度η型衬底10上形成η型外延层第一层碳化硅12。该η型外延层可具有从5到约350 μ m的厚度和从约IX 114CnT3到约IX 117CnT3的η型掺杂浓度。在本发明的特定实施例中，第一层碳化硅12为约10ym厚，掺杂物质为氮N，掺杂浓度约5X1014cm_3。在本发明的特定实施例中，第一层碳化娃12与碳化娃衬底10之间可以具有η型第二层碳化娃,该η型外延层可具有从I到约10 μ m的厚度和从约I X 117CnT3到约2 X 1018cm_3的η型掺杂浓度。然后在η型第一层碳化硅12上生长P型第三层碳化硅13。P型第三层碳化硅13可具有从约0.1到5μπι的厚度和从约IXlO17Cnr3到约5X 118CnT3的ρ型掺杂浓度。在本发明的特定实施例中，P型第三层碳化硅13厚度约为2 μ m,且掺杂浓度约为2X 1018cm_3。在ρ型第三层碳化硅13上制作用以形成欧姆接触的ρ型第四层碳化硅14，以提供第一电极22的欧姆接触。P型第四层碳化硅14具有从约0.01到约I μ m的厚度，且具有从约5X 118CnT3到约IX 12ciCnT3的P型掺杂浓度。在P型第四层碳化娃14上形成第一掩膜层100,第一掩膜层100可以是单层氧化物或氧化物层叠。
[0071]如图3和图4中所见，在第一掩膜层100上形成光刻掩膜第二掩膜层110，并将第二掩膜层110图形化。通过第二掩膜层110的图形完成第一掩膜层100的图形化。在一些实施例中，如图4中虚线所示为第二掩膜层110的最初状态，在图形化过程中逐渐转变为实线所示的第二掩膜层110。在本发明的特定实施例中第二掩膜层110可随着第一掩膜层100的腐蚀而逐渐氧化并被腐蚀溶液去除，从而形成倾斜渐变的第一掩膜层100侧壁。在本发明的特定实施例中，第二掩膜层110具有满足腐蚀形成合适的第一掩膜层100倾斜渐变侧壁结构所需的厚度和结构，例如从0.5 μ m到约5 μ m。在本发明的特定实施例中，第一掩膜层100的单层氧化物或氧化物层叠可具有从约115CnT3到约119CnT3的掺杂浓度。
[0072]如图5所见，去除第二掩膜层110，并将图形化的第一掩膜层100的图形转移到对应的碳化硅晶片上。通过利用具有特定侧壁形貌的图案化的第一掩膜层100的作为反应离子刻蚀掩膜形成碳化硅台面结构。该台面结构可从第二碳化硅区延伸到η型第一层碳化硅12，在本实施例中，第二碳化硅区在ρ型第三层碳化硅13和ρ型第四层碳化硅14上形成。在临近第二碳化娃区的第一层碳化娃12上制作低掺杂浓度第一碳化娃区,掺杂从约I X 116CnT3到约I X 119CnT3的ρ型掺杂剂以提供台面底端的电压分担结构。
[0073]图6、图7和图8示出了本发明的一些实施例的P型第一碳化硅区15的形成。如图6和图7所见，去除第一掩膜层100，制作并图案化第三掩膜层120以形成具有对应于ρ型第一碳化硅区15的窗口。如图8中所见，ρ型第一碳化硅区15可通过图案化的第三掩膜层120在η型第一层碳化硅12中注入ρ型掺杂剂来形成。在关断状态下，该P型第一碳化硅区15形成的可至少部分的屏蔽ρ型第二碳化硅区边缘末端不受高电场的影响，可能使得器件能够耐受更高的反向电压。
[0074]可利用任一种或多种合适的ρ型掺杂剂。在本发明的一些实施例中的P型第一碳化硅区15的掺杂剂浓度是第三层碳化硅13的掺杂剂浓度的0.1至100%，以及在本发明的特定实施例中，是从10至20% (例如约I X