一种高正向浪涌电流能力的SiC二极管及加工工艺的制作方法

一种高正向浪涌电流能力的sic二极管及加工工艺
技术领域
1.本发明涉及一种sic二极管，特别是一种高正向浪涌电流能力的sic二极管及加工工艺。


背景技术：

2.sic二极管在光伏、汽车等高端领域对正向浪涌电流能力均具有较高的要求。传统sic二极管提高正向浪涌电流能力的方式是先在sic二极管上沉积一层sio2层，然后利用p
‑
grid光罩依次对sio2层进行光刻、刻蚀和注入al，使sic二极管的表面形成深p
‑
grid结构；再利用sbd光罩和metal光罩通过刻蚀工艺在sic二极管的外部形成芯片工作区。而上述工艺能够将sic二极管的正向浪涌电流能力提高至正向电流参数的8～10倍。
3.随着技术的发展和厂家对sic二极管加工工艺的不断改进，目前的sic二极管在加工时还会在现有深p
‑
grid层的两侧形成浅p+grid层，从而利用深p
‑
grid层和两侧浅p+grid层的配合使sic二极管的正向浪涌电流能力提高至正向电流参数的10～12倍。这种结构改进虽相比传统sic二极管虽能够提高其正向浪涌电流能力，但提升幅度相对有限，很难满足厂家对二极管性能的追求。
4.因此，需要一种能够进一步提高正向浪涌电流能力的sic二极管。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于，提供一种高正向浪涌电流能力的sic二极管及加工工艺。它能够进一步提高sic二极管的正向浪涌电流能力。
6.本发明的技术方案：一种高正向浪涌电流能力的sic二极管，包括sic层，sic层上设有若干第一沟槽，第一沟槽的内侧顶部设有第二沟槽，第二沟槽内填充有浅p+grid层，第一沟槽和第二沟槽之间填充有深p
‑
grid层，sic层的外部设有离子注入层。
7.前述的一种高正向浪涌电流能力的sic二极管中，所述第二沟槽的两侧和第一沟槽之间留有间隙。
8.前述的一种高正向浪涌电流能力的sic二极管中，所述离子注入层和sic层的连接处两侧设有sio2层。
9.前述的一种高正向浪涌电流能力的sic二极管中，所述第一沟槽的深度为1～1.2μm，所述第二沟槽的深度为0.3～0.5μm。
10.前述的一种高正向浪涌电流能力的sic二极管中，所述第一沟槽的宽度为2.1～3.1μm，所述第二沟槽和第一沟槽之间的宽度差为0.6μm。
11.基于前述的一种高正向浪涌电流能力的sic二极管所用的加工工艺，包括以下步骤：
12.①
先在sic层的表面沉积sio2，使sic层的外部形成pe
‑
sio2层，再通过p
‑
grid光罩对pe
‑
sio2层进行光刻和刻蚀，使sic层的表面形成深p
‑
grid层，得a品；
13.②
通过lpcvd在a品的表面沉积一层lp
‑
sio2薄膜层，然后对lp
‑
sio2薄膜层进行刻
蚀形成spacer
‑
sio2结构，得b品；
14.③
对b品的表面注入al离子，使深p
‑
grid层的顶部形成浅p+grid层，得c品；
15.④
通过sbd光罩和metal光罩依次对c品的表面进行刻蚀，消除深p
‑
grid层上方的spacer
‑
sio2结构和pe
‑
sio2层，并形成离子注入层，得成品。
16.前述的加工工艺中，所述步骤
②
中lp
‑
sio2薄膜层的厚度为0.3～0.5μm。
17.前述的加工工艺中，所述步骤
③
中al离子的注入浓度为5e14～1.5e15。
18.与现有技术相比，本发明相比现有sic二极管将浅p+grid层从深p
‑
grid层的两侧调整至深p
‑
grid层的中部，使得sic二极管在高温环境下能够更加快速的进行电流导通，提高其正向浪涌电流能力；在此基础上，本发明进一步优化了浅p+grid层和深p
‑
grid层的深度和宽度，并配合对浅p+grid层注入浓度的限定，能够进一步提高该结构的提升效果，进而使sic二极管的正向浪涌电流能力能够达到正向电流参数的14～16倍，即相比现有结构进一步提高其正向浪涌电流能力。所以，本发明能够进一步提高sic二极管的正向浪涌电流能力。
附图说明
19.图1是本发明的结构示意图；
20.图2是本发明的工艺流程图；
21.图3是现有sic二极管的工艺流程图。
22.附图中的标记为：1
‑
sic层，2
‑
第一沟槽，3
‑
第二沟槽，4
‑
离子注入层，5
‑
sio2层，6
‑
lp
‑
sio2薄膜层，7
‑
spacer
‑
sio2结构，501
‑
pe
‑
sio2层。
具体实施方式
23.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
24.实施例1。一种高正向浪涌电流能力的sic二极管，构成如图1
‑
2所示，包括sic层1，sic层1上设有若干第一沟槽2，第一沟槽2的中部上端设有第二沟槽3，第二沟槽3内填充有浅p+grid层，第一沟槽2和第二沟槽3之间填充有深p
‑
grid层，sic层1的外部设有离子注入层4。
25.所述第二沟槽3的两侧和第一沟槽2之间留有间隙。
26.所述离子注入层4和sic层1的连接处两侧设有sio2层5。
27.所述第一沟槽2的深度为1～1.2μm，所述第二沟槽3的深度为0.3～0.5μm。
28.所述第一沟槽2的宽度为2.1μm，所述第二沟槽3的宽度为1.5μm。
29.所述一种高正向浪涌电流能力的sic二极管所用的加工工艺，包括以下步骤：
30.①
先在sic层1的表面沉积sio2，使sic层1的外部形成pe
‑
sio2层501，再通过p
‑
grid光罩对pe
‑
sio2层501进行光刻和刻蚀，使sic层1的表面形成深p
‑
grid层，得a品；
31.②
通过lpcvd(低压力化学气相沉积法)在a品的表面沉积一层lp
‑
sio2薄膜层6，然后对lp
‑
sio2薄膜层6进行干法刻蚀形成spacer
‑
sio2结构7，得b品；
32.③
对b品的表面注入al离子，使深p
‑
grid层的顶部形成浅p+grid层，得c品；
33.④
通过sbd光罩和metal光罩依次对c品的表面进行刻蚀，消除深p
‑
grid层上方的
spacer
‑
sio2结构7和pe
‑
sio2层501，并形成离子注入层4(即芯片的工作区结构)，得成品。
34.所述步骤
②
中lp
‑
sio2薄膜层6的厚度为0.3～0.5μm。
35.所述步骤
③
中al离子的注入浓度为5e14～1.5e15。
36.本发明的工作原理：本发明先通过先在sic层1的表面通过光刻和刻蚀形成深p
‑
grid层，然后再通过沉积和刻蚀在深p
‑
grid层上方的pe
‑
sio2层501两侧形成spacer
‑
sio2结构7；再通过注入al离子使深p
‑
grid层的上端中部形成浅p+grid层，而深p
‑
grid层的上端两侧则在spacer
‑
sio2结构7的作用下保持原状。从而使浅p+grid层在成型后能够位于深p
‑
grid层的中部上端，且与两侧第一沟槽2之间形成间隙。最后通过sbd光罩和metal光罩的刻蚀形成离子注入层4。当本发明的使用时，通过浅p+grid层和深p
‑
grid层的结构配合，使得sic二极管在高温环境下能够更加快速的进行电流导通，进而使本发明的正向浪涌电流能力能够达到正向电流参数的14～16倍。
37.传统sic二极管的制备工艺如图3所示，先在sic层1的表面通过光刻和刻蚀形成pe
‑
sio2层501，然后注入al离子形成深p
‑
grid层100，最后通过sbd光罩和metal光罩通过刻蚀工艺形成离子注入层4。
38.改进后的sic二极管的制备工艺如专利202011123353.2所示，通过在深p
‑
grid层在两侧形成浅p+grid层，从而利用两者的配合提高sic二极管的正向浪涌电流能力。
39.实施例2。一种高正向浪涌电流能力的sic二极管，构成如图1
‑
2所示，包括sic层1，sic层1上设有若干第一沟槽2，第一沟槽2的中部上端设有第二沟槽3，第二沟槽3内填充有浅p+grid层，第一沟槽2和第二沟槽3之间填充有深p
‑
grid层，sic层1的外部设有离子注入层4。
40.所述第二沟槽3的两侧和第一沟槽2之间留有间隙。
41.所述离子注入层4和sic层1的连接处两侧设有sio2层5。
42.所述第一沟槽2的深度为1～1.2μm，所述第二沟槽3的深度为0.3～0.5μm。
43.所述第一沟槽2的宽度为3.1μm，所述第二沟槽3的宽度为2.5μm。
44.所述一种高正向浪涌电流能力的sic二极管所用的加工工艺，包括以下步骤：
45.①
先在sic层1的表面沉积sio2，使sic层1的外部形成pe
‑
sio2层501，再通过p
‑
grid光罩对pe
‑
sio2层501进行光刻和刻蚀，使sic层1的表面形成深p
‑
grid层，得a品；
46.②
通过lpcvd在a品的表面沉积一层lp
‑
sio2薄膜层6，然后对lp
‑
sio2薄膜层6进行干法刻蚀形成spacer
‑
sio2结构7，得b品；
47.③
对b品的表面注入al离子，使深p
‑
grid层的顶部形成浅p+grid层，得c品；
48.④
通过sbd光罩和metal光罩依次对c品的表面进行刻蚀，消除深p
‑
grid层上方的spacer
‑
sio2结构7和pe
‑
sio2层501，并形成离子注入层4(即芯片的工作区结构)，得成品。
49.所述步骤
②
中lp
‑
sio2薄膜层6的厚度为0.3～0.5μm。
50.所述步骤
③
中al离子的注入浓度为5e14～1.5e15。