一种新能源汽车电源的高可靠性碳化硅功率器件的制作方法

本发明涉及新能源汽车，特别是涉及一种新能源汽车电源的高可靠性碳化硅功率器件。

背景技术：

1、在电化学方面，碳化硅具有宽禁带、耐击穿的特点，其禁带宽度是si的3倍，击穿电场为si的10倍；耐腐蚀性极强，在常温下可以耐受目前已知的所有腐蚀剂，碳化硅功率器件，具有3倍于si的导热能力，可以使器件工作于较高的环境温度中，应用于新能源汽车可改善冷却系统，甚至直接采用风冷系统，这可大大降低混合动力汽车的驱动系统的成本，同时空出更多的车身空间以装配更多的电子元器件，可使新能源汽车的电能转换效率提高、电能利用效率提高、无效热耗减少，整车功耗可以减少约5％～10％，因此可以提升续航能力，或者减少动力电池成本。

2、但是，现有的应用于新能源汽车电源的碳化硅功率器件，其上部保护措施不足，易产生电极击穿，栅极覆盖范围不足，结构强度不足，难以起到良好的稳压效果，使碳化硅功率器件的可靠性不足。

技术实现思路

1、本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种新能源汽车电源的高可靠性碳化硅功率器件。

2、本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

3、一种新能源汽车电源的高可靠性碳化硅功率器件，包括封装壳，所述封装壳下端中部设置有下通孔，所述封装壳内底端设置有下源极，所述下源极上端设置有碳化硅衬底，所述碳化硅衬底上端设置有n-漂移层，所述n-漂移层上端中部设置有结型场效应晶体管，位于所述结型场效应晶体管两侧的所述n-漂移层上端均设置有p阱，所述p阱上端设置有n源极，位于所述n源极与所述封装壳内壁之间的所述p阱上端设置有p型接触，所述结型场效应晶体管上端设置有第一栅极氧化层，所述第一栅极氧化层两侧均设置有第二栅极氧化层，所述第一栅极氧化层上端设置有第三栅极氧化层，所述第三栅极氧化层外围设置有钝化层，所述钝化层上端中部设置有凸拱，位于所述凸拱两侧的所述钝化层上均设置有漏极开孔。

4、优选的，所述下通孔成型于所述封装壳下端中部，所述下源极为氧化硅薄膜制成，所述下源极与所述封装壳内壁通过卡槽连接，所述下源极为涂布光刻胶经过匀胶、曝光、显影等步骤形成光刻胶图形，再经过刻蚀工艺将图形转移到氧化膜上制成。

5、优选的，所述碳化硅衬底覆盖所述下源极上端，所述n-漂移层覆盖所述碳化硅衬底上端。

6、优选的，所述p阱和所述结型场效应晶体管覆盖所述n-漂移层上端，两个所述p阱分别在所述结型场效应晶体管两侧与所述结型场效应晶体管在水平方向连接，所述p阱为金属层。

7、优选的，所述n源极和所述p型接触水平放置于所述p阱与所述封装壳内壁之间的凹槽内，所述n源极以及所述p型接触均与所述p阱上端通过卡槽连接。

8、优选的，所述第一栅极氧化层覆盖所述结型场效应晶体管上端，所述第一栅极氧化层配合两个所述p阱将所述结型场效应晶体管包裹。

9、优选的，所述两个所述第二栅极氧化层分别在所述第一栅极氧化层两侧与所述第一栅极氧化层在水平方向连接，所述第二栅极氧化层与所述封装壳内壁搭接。

10、优选的，所述第三栅极氧化层与所述钝化层下端中部通过卡槽连接，所述第三栅极氧化层下端与所述第一栅极氧化层上端搭接，所述钝化层与所述封装壳上端中部通过卡槽连接。

11、优选的，所述钝化层将所述第二栅极氧化层和所述第三栅极氧化层上端覆盖，所述凸拱成型于所述钝化层上端中部，所述漏极开孔成型于所述钝化层上。

12、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

13、在该一种新能源汽车电源的高可靠性碳化硅功率器件中，通过设置绝缘性良好的钝化层，可有效防止电极间击穿，提高碳化硅功率器件的可靠性；漏极开孔的设置，在保证碳化硅功率器件的可靠性的同时，还可保证碳化硅功率器件上部漏极和源极的性能，保证碳化硅功率器件工作状态的稳定性；p阱、n源极、p型接触和结型场效应晶体管结合配合第一栅极氧化层、第二栅极氧化层和第三栅极氧化层的栅极结构，可改善通态电阻，减小碳化硅功率器件的元胞密度，具有优异的阻抗特性，可使漏极电压不会超过栅极电压的最大稳压值，使器件关闭时的漏极电压不会超过额定电压，可有效增长器件的使用寿命，保证功率器件的可靠性。

技术特征：

1.一种新能源汽车电源的高可靠性碳化硅功率器件，包括封装壳(1)，其特征在于：所述封装壳(1)下端中部设置有下通孔(2)，所述封装壳(1)内底端设置有下源极(3)，所述下源极(3)上端设置有碳化硅衬底(4)，所述碳化硅衬底(4)上端设置有n-漂移层(5)，所述n-漂移层(5)上端中部设置有结型场效应晶体管(6)，位于所述结型场效应晶体管(6)两侧的所述n-漂移层(5)上端均设置有p阱(7)，所述p阱(7)上端设置有n源极(8)，位于所述n源极(8)与所述封装壳(1)内壁之间的所述p阱(7)上端设置有p型接触(9)，所述结型场效应晶体管(6)上端设置有第一栅极氧化层(10)，所述第一栅极氧化层(10)两侧均设置有第二栅极氧化层(11)，所述第一栅极氧化层(10)上端设置有第三栅极氧化层(12)，所述第三栅极氧化层(12)外围设置有钝化层(13)，所述钝化层(13)上端中部设置有凸拱(14)，位于所述凸拱(14)两侧的所述钝化层(13)上均设置有漏极开孔(15)。

2.根据权利要求1所述的一种新能源汽车电源的高可靠性碳化硅功率器件，其特征在于：所述下通孔(2)成型于所述封装壳(1)下端中部，所述下源极(3)为氧化硅薄膜制成，所述下源极(3)与所述封装壳(1)内壁通过卡槽连接。

3.根据权利要求1所述的一种新能源汽车电源的高可靠性碳化硅功率器件，其特征在于：所述碳化硅衬底(4)覆盖所述下源极(3)上端，所述n-漂移层(5)覆盖所述碳化硅衬底(4)上端。

4.根据权利要求1所述的一种新能源汽车电源的高可靠性碳化硅功率器件，其特征在于：所述p阱(7)和所述结型场效应晶体管(6)覆盖所述n-漂移层(5)上端，两个所述p阱(7)分别在所述结型场效应晶体管(6)两侧与所述结型场效应晶体管(6)在水平方向连接。

5.根据权利要求1所述的一种新能源汽车电源的高可靠性碳化硅功率器件，其特征在于：所述n源极(8)和所述p型接触(9)水平放置于所述p阱(7)与所述封装壳(1)内壁之间的凹槽内，所述n源极(8)以及所述p型接触(9)均与所述p阱(7)上端通过卡槽连接。

6.根据权利要求1所述的一种新能源汽车电源的高可靠性碳化硅功率器件，其特征在于：所述第一栅极氧化层(10)覆盖所述结型场效应晶体管(6)上端，所述第一栅极氧化层(10)配合两个所述p阱(7)将所述结型场效应晶体管(6)包裹。

7.根据权利要求1所述的一种新能源汽车电源的高可靠性碳化硅功率器件，其特征在于：所述两个所述第二栅极氧化层(11)分别在所述第一栅极氧化层(10)两侧与所述第一栅极氧化层(10)在水平方向连接，所述第二栅极氧化层(11)与所述封装壳(1)内壁搭接。

8.根据权利要求1所述的一种新能源汽车电源的高可靠性碳化硅功率器件，其特征在于：所述第三栅极氧化层(12)与所述钝化层(13)下端中部通过卡槽连接，所述第三栅极氧化层(12)下端与所述第一栅极氧化层(10)上端搭接，所述钝化层(13)与所述封装壳(1)上端中部通过卡槽连接。

9.根据权利要求1所述的一种新能源汽车电源的高可靠性碳化硅功率器件，其特征在于：所述钝化层(13)将所述第二栅极氧化层(11)和所述第三栅极氧化层(12)上端覆盖，所述凸拱(14)成型于所述钝化层(13)上端中部，所述漏极开孔(15)成型于所述钝化层(13)上。

技术总结
本发明涉及新能源汽车技术领域，且公开了一种新能源汽车电源的高可靠性碳化硅功率器件，其包括封装壳，所述封装壳下端中部设置有下通孔，所述封装壳内底端设置有下源极，所述下源极上端设置有碳化硅衬底，所述碳化硅衬底上端设置有n‑漂移层，所述n‑漂移层上端中部设置有结型场效应晶体管，位于所述结型场效应晶体管两侧的所述n‑漂移层上端均设置有p阱，所述p阱上端设置有n源极。通过设置绝缘性良好的钝化层，可有效防止电极间击穿，提高碳化硅功率器件的可靠性；漏极开孔的设置，在保证碳化硅功率器件的可靠性的同时，还可保证碳化硅功率器件上部漏极和源极的性能，保证碳化硅功率器件工作状态的稳定性。

技术研发人员：刘有文,邓自星,邱振宇,李英杰,周争鸣,房立存,杨照坤
受保护的技术使用者：深圳市越洋达科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15