一种基于Ga2O3耐压耐电流SiCPIN二极管的制作方法

一种基于ga2o3耐压耐电流sic pin二极管
技术领域
1.本发明涉及一种基于ga2o3耐压耐电流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，但限于材料特性，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ga2o3耐压耐电流sic pin二极管，提高sic pin二极管的电流能力。
5.本发明是这样实现的：一种基于ga2o3耐压耐电流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ga2o3耐压提高层，所述n型重掺杂ga2o3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ga2o3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ga2o3耐压提高层的厚度为1.4至3微米。
13.进一步地，所述n型重掺杂ga2o3耐压提高层的掺杂浓度为3*10
17
cm-3
。
14.本发明的优点在于：本发明一种基于ga2o3耐压耐电流sic pin二极管，使得pin二极管厚度不变，但是耐压提高2.1倍，电流提高3倍。
附图说明
15.下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。
16.图1为本发明一种基于ga2o3耐压耐电流sic pin二极管的结构示意图；
17.图2为本发明一种基于ga2o3耐压耐电流sic pin二极管的工作过程空间电荷区示意图一；
18.图3为本发明一种基于ga2o3耐压耐电流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
19.如图1所示，本发明一种基于ga2o3耐压耐电流sic pin二极管，包括：
20.一n型欧姆电极；
21.一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；
22.一n型重掺杂ga2o3耐压提高层，所述n型重掺杂ga2o3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，所述n型重掺杂ga2o3耐压提高层的厚度为1.4至3微米，所述n型重掺杂ga2o3耐压提高层的掺杂浓度为3*10
17
cm-3
；
23.一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ga2o3耐压提高层的上侧面，所述n型本征层材料为sic，所述n型本征层厚度是3微米(现有技术中n型本征层厚度是6微米)；
24.一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；
25.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。
26.所述高压sic pin二极管结构为纵向结构，为双极性器件；所述的高压sic pin二极管在相同电压等级有更大电流能力。该结构在原有的基础上在n型重掺杂半导体传输层上方增加了n型重掺杂ga2o3耐压提高层。ga2o3材料禁带宽度为5.3ev，是sic材料的1.6倍，但是其临界击穿场强为8mv/cm，是sic材料的3.2倍，故其的击穿电压会与临界击穿电压等比例上升，故耐压特性可以提高3.2倍。ga2o3材料迁移率为300cm2/vs，是sic材料的0.3倍，故其适用于做高耐压sic pin二极管。
27.该n型重掺杂ga2o3耐压提高层可以较小牺牲耐压等级的情况下极大提高pin二极管的电流能力，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ga2o3耐压提高层。
28.如图2和图3所示，低压时空间电荷区向n型本征耐压区扩散，当电压逐步提高，空间电荷区向ga2o3耐压区扩散，n型重掺杂ga2o3耐压提高层的掺杂浓度为n型本征层的3倍，故相同电压扩散深度为原来厚度的三分之一。故相同厚度情况下，耐压等级为原来的2.1倍。
29.该pin二极管厚度不变，即n型重掺杂ga2o3耐压提高层厚度3微米，n型本征层厚度3微米，耐压提高2.1倍，电流提高3倍；若将n型重掺杂ga2o3耐压提高层厚度1.4微米，n型本征层厚度3微米时，耐压不变，但是电流依旧可以提高；这就可以使得二极管厚度减少，体积进一步的减少，在运用很多该中二极管的器件中，也可以进一步缩小器件的体积。
30.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ga2o3耐压耐电流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ga2o3耐压提高层，所述n型重掺杂ga2o3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ga2o3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ga2o3耐压耐电流sic pin二极管，其特征在于：所述n型重掺杂ga2o3耐压提高层的厚度为1.4至3微米。3.根据权利要求1所述的一种基于ga2o3耐压耐电流sic pin二极管，其特征在于：所述n型重掺杂ga2o3耐压提高层的掺杂浓度为3*10
17
cm-3
。

技术总结
本发明提供了一种基于Ga2O3耐压耐电流SiC PIN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Ga2O3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Ga2O3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，提高SiC PIN二极管的耐压耐电流能力。耐压耐电流能力。耐压耐电流能力。


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