一种基于BN的耐电流SiCPIN二极管的制作方法

一种基于bn的耐电流sic pin二极管
技术领域
1.本发明涉及一种基于bn的耐电流sic pin二极管。


背景技术：

2.sic器件碳化硅(sic)材料因其优越的物理特性，广泛受到人们的关注和研究。其高温大功率电子器件具备输入阻抗高、开关速度快、工作频率高、耐高温高压等优点，在开关稳压电源、高频加热、汽车电子以及功率放大器等方面取得了广泛应用。
3.但是限于材料特性，其禁带宽度一定，在实现较大耐压时需牺牲电流能力，故高耐压等级sic pin二极管电流能力都相对较小。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题，在于提供一种基于bn的耐电流sic pin二极管，保证sic pin二极管的耐压能力下，使得电流能力大大提高，并且使得热量更容易往下边扩散，使得pin二极管的纵向热分布主要集中在sic材料。
5.本发明是这样实现的：一种基于bn的耐电流sic pin二极管，包括：
6.一n型欧姆电极；
7.一n型重掺杂半导体传输层，所述n型重掺杂半导体传输层的下侧面连接至所述n型欧姆电极的上侧面；
8.一n型重掺杂bn耐压提高层，所述n型重掺杂bn耐压提高层的下侧面连接至所述n型重掺杂半导体传输层的上侧面；
9.一n型本征层，所述n型本征层的下侧面连接至所述n型重掺杂bn耐压提高层的上侧面；
10.一p型重掺杂半导体传输层，所述p型重掺杂半导体传输层下侧面连接至所述n型本征层的上侧面；
11.以及，一p型欧姆电极，所述p型欧姆电极的下侧面连接至所述p型重掺杂半导体传输层的上侧面。
12.进一步地，所述n型重掺杂bn耐压提高层的厚度为3微米。
13.进一步地，所述n型重掺杂bn耐压提高层的掺杂浓度为2*10
17
cm-3
。
14.进一步地，所述n型重掺杂bn耐压提高层的掺杂浓度为n型本征层的2倍。
15.本发明的优点在于：本发明一种基于bn的耐电流sic pin二极管，通过添加耐压提高层，降低n型本征层厚度，使得pin二极管厚度不变，并且可以保持耐压能力不变，电流能力提高2倍左右；bn材料的导热系数相对较高，高于sic材料，这样就会使得热量更容易往下边扩散，使得pin二极管的纵向热分布主要集中在sic材料上。
附图说明
16.下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。
17.图1为本发明实施例一提供的一种高压sic pin二极管的结构示意图；
18.图2为本发明实施例二提供的一种高压sic pin二极管的工作过程空间电荷区示意图一；
19.图3为本发明实施例二提供的一种高压sic pin二极管的工作过程空间电荷区示意图二。
具体实施方式
20.如图1所示，本发明一种基于bn的耐电流sic pin二极管，包括：
21.一n型欧姆电极；
22.一n型重掺杂半导体传输层，所述n型重掺杂半导体传输层的下侧面连接至所述n型欧姆电极的上侧面；
23.一n型重掺杂bn耐压提高层，所述n型重掺杂bn耐压提高层的下侧面连接至所述n型重掺杂半导体传输层的上侧面；
24.一n型本征层，所述n型本征层的下侧面连接至所述n型重掺杂bn耐压提高层的上侧面，n型本征层厚度为3微米(现有技术中n型本征层厚度是6微米)；
25.一p型重掺杂半导体传输层，所述p型重掺杂半导体传输层下侧面连接至所述n型本征层的上侧面；
26.以及，一p型欧姆电极，所述p型欧姆电极的下侧面连接至所述p型重掺杂半导体传输层的上侧面；
27.所述n型重掺杂bn耐压提高层的厚度为3微米，所述n型重掺杂bn耐压提高层的掺杂浓度为2*10
17
cm-3
，所述n型重掺杂bn耐压提高层的掺杂浓度为n型本征层的2倍，通过设置该掺杂浓度，使得其电流能力提高，再通过所述n型重掺杂bn耐压提高层的厚度，使得电压得到提升。
28.所述高压sic pin二极管结构为纵向结构，为双极性器件。
29.在现有的技术方案中超宽禁带半导体概念很模糊，未成为新的研究方向，因此现有的技术中并不会考虑这种做法，本发明通过研究，在原有的结构基础上在n型重掺杂半导体传输层上方增加了n型重掺杂bn耐压提高层，之所以选择n型重掺杂bn耐压提高层，是因为bn材料禁带宽度大，是sic材料的二倍，因为具备提高耐压的特性；bn材料的禁带宽度为6.4ev，其禁带宽度为sic材料的两倍左右，这就说明bn材料的耐压特性是sic材料的两倍左右，在现有技术基础上可以实现n型重掺杂，一半厚度的bn材料，因为其掺杂浓度是sic材料的2倍，其耐压特性不会变，但是电流能力增加2倍，该特性与保证耐压条件下提高电流的方案吻合。
30.因为bn层材料掺杂浓度高，故其电阻较小，可以实现大电流的应用。
31.bn材料的导热系数相对较高，导热系数为9.4w/cm/k，稍高于sic材料，这样就会使得热量更容易往下边扩散，使得pin二极管的纵向热分布主要集中在sic材料上。
32.请参见图2，图3，为本发明实施例提供的中压大电流sic pin工作过程空间电荷区示意图，该空间电荷区分为两部分，n型本征层和n型重掺杂bn耐压提高层厚度一致，但是n型重掺杂bn耐压提高层耐受电压是n型本征区的二倍。空间电荷区原来是直接向传输层扩展，现在传输去向改成了n型重掺杂bn耐压提高层，向n型重掺杂bn耐压提高层扩展；该pin
二极管在相同厚度的情况下少量牺牲耐压等级，其主要原因是在pin二极管反向加压时形成空间电荷区，空间电荷区从n型本征层向n型重掺杂bn耐压提高层扩散。
33.当空间电荷区向n型重掺杂bn耐压提高层扩散时，因为n型重掺杂bn耐压提高层的掺杂浓度是n型本征层的2倍，相同电压时，空间电荷区扩展深度为原来的二分之一，故改良后的n型本征耐压区和bn耐压区总厚度为原来现有技术中n型本征层厚度的四分之三，耐压等级不变。
34.该pin二极管厚度不变，耐压能力不变，电流能力提高2倍左右。
35.虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。


技术特征：
1.一种基于bn的耐电流sic pin二极管，其特征在于：包括：一n型欧姆电极；一n型重掺杂半导体传输层，所述n型重掺杂半导体传输层的下侧面连接至所述n型欧姆电极的上侧面；一n型重掺杂bn耐压提高层，所述n型重掺杂bn耐压提高层的下侧面连接至所述n型重掺杂半导体传输层的上侧面；一n型本征层，所述n型本征层的下侧面连接至所述n型重掺杂bn耐压提高层的上侧面；一p型重掺杂半导体传输层，所述p型重掺杂半导体传输层下侧面连接至所述n型本征层的上侧面；以及，一p型欧姆电极，所述p型欧姆电极的下侧面连接至所述p型重掺杂半导体传输层的上侧面。2.根据权利要求1所述的一种基于bn的耐电流sic pin二极管，其特征在于：所述n型重掺杂bn耐压提高层的厚度为3微米。3.根据权利要求1所述的一种基于bn的耐电流sic pin二极管，其特征在于：所述n型重掺杂bn耐压提高层的掺杂浓度为2*10
17
cm-3
。4.根据权利要求1所述的一种基于bn的耐电流sic pin二极管，其特征在于：所述n型重掺杂bn耐压提高层的掺杂浓度为n型本征层的2倍。

技术总结
本发明提供了一种基于BN的耐电流SiCPIN二极管，包括：N型重掺杂半导体传输层的下侧面连接至N型欧姆电极的上侧面；N型重掺杂BN耐压提高层的下侧面连接至N型重掺杂半导体传输层的上侧面；N型本征层的下侧面连接至N型重掺杂BN耐压提高层的上侧面；P型重掺杂半导体传输层下侧面连接至N型本征层的上侧面；P型欧姆电极的下侧面连接至P型重掺杂半导体传输层的上侧面，保证SiCPIN二极管的耐压能力下，使得电流能力大大提高，并且使得热量更容易往下边扩散，使得PIN二极管的纵向热分布主要集中在SiC材料。材料。材料。


技术研发人员：何佳 陈彤 周海
受保护的技术使用者：浏阳泰科天润半导体技术有限公司
技术研发日：2021.10.08
技术公布日：2022/1/21