一种提高可靠性能力的碳化硅二极管及其制备方法与流程

本发明涉及碳化硅二极管，主要涉及到一种提高可靠性能力的二极管的结构及其制备方法。

背景技术：

0、技术背景

1、时至今日，可持续发展已成为全球范围内的重要议题，在人类的日常生活需求中，很大一部分需求是依靠电力电子系统提供的，其广泛应用于需要电能转换的各个领域，但其能耗较高一直是比较突出的问题。提高电力电子系统的转换效率，减少传输时的电能损耗将成为节能减排的有力措施。在不同的应用领域，电能需要转换成不同形式的电压、电流及波形，而功率半导体器件在其中起到了关键性的作用。近年来，基于碳化硅(sic)材料的新一代功率器件异军突起，以其击穿电压高、导通电阻小、开关速度快等特点，逐渐得到了学术界和产业界的青睐。在碳化硅器件进步的过程中，高效的器件设计方法、稳定而低成本的流片工艺、器件在异常工况下的行为特征和可靠性，都需要进行细致的研究。而碳化硅二极管就是研究这些问题的绝佳平台。

2、目前最流行的碳化硅二极管包括结势垒肖特基二极管(junction barrierschottky diode，jbs diode)以及混合pin结势垒肖特基二极管(merged pin schottkydiode，mps diode)。它们在正向导通、反向阻断性能和浪涌、雪崩可靠性之间取得了较好的平衡。众多研究者针对mps/jbs二极管的元胞设计和器件性能之间的关系做了深入的研究，并且已有多家厂商开发出成熟的商业产品。

3、随着器件被用户接受的程度越来越高，用户已不满足只关注器件的静态性能，器件是否可以长时间稳定的工作在系统中同样是用户关注的问题。因此器件的可靠性问题就变的尤为突出。尤其是针对光伏和充电桩的客户，高压的h3trb能力是客户非常关注的性能，在可靠性实验中，高压高湿的环境可能会导致器件出现失效，为了提高器件的可靠性能力，设计出一种新的结构是很有必要的。

技术实现思路

1、本发明针对以上问题，保证器件在实验过程中更好的隔绝水汽，保护碳化硅外延层，从而提高器件的高压h3trb可靠性的一种提高可靠性能力的碳化硅二极管及其制备方法。

2、本发明的技术方案是：

3、一种提高可靠性能力的碳化硅二极管的制备方法，包括以下步骤：

4、s100，在碳化硅衬底上生长一层碳化硅外延；

5、s200，在碳化硅外延的顶部形成若干p型掺杂区一、p型掺杂区二和若干p型掺杂区三；

6、s300，在终端处的p型掺杂区二和p型掺杂区三方上通过化学气相沉积法形成场氧；

7、s400，在p型掺杂区一、p型掺杂区二和场氧上溅射金属，退火后形成肖特基接触电极；

8、s500，在肖特基接触电极上沉积正面加厚金属作为阳极引出；

9、s600，在器件终端位置依次制作无机钝化层和有机钝化层，无机钝化层和有机钝化层分别从正面加厚金属顶部开始至芯片划片道结束；

10、s700，在碳化硅衬底的背面制作背面欧姆接触电极；

11、s800，在欧姆接触电极上沉积加厚金属形成阴极，完成器件制作。

12、具体的，步骤s200中，p型注入为铝离子高温注入。

13、具体的，步骤s200中，p型注入温度为450℃-550℃，注入能量为20kv-500kv。

14、具体的，步骤s600中，无机钝化层中钝化层7a、钝化层7b和钝化层7c分别利用多次化学气相淀积的方法形成。

15、具体的，所述钝化层7a和钝化层7c分别通过sio2材质制备；

16、所述钝化层7b通过sin材质制备。

17、具体的，所述钝化层7a和钝化层7c的厚度分别不小于200nm。

18、具体的，所述钝化层7b的厚度不小于600nm。

19、一种提高可靠性能力的碳化硅二极管，包含从下而上依次设置的背面加厚金属（10）、背面欧姆接触金属、碳化硅衬底和碳化硅外延层；

20、所述碳化硅外延层2的顶面设有向下间隔延伸的若干p型掺杂区一、p型掺杂区二和若干p型掺杂区三；

21、所述碳化硅外延层的顶面设有经过p型掺杂区三，并延伸至p型掺杂区二的场氧；

22、所述碳化硅外延层的顶面设有经过p型掺杂区一，并延伸至场氧顶面的正面接触电极；

23、所述正面接触电极的顶面设有正面加厚金属；

24、所述场氧的顶面设有延伸至正面加厚金属顶面的钝化层；所述钝化层包括从下而上依次连接的无机钝化层和有机钝化层；

25、所述无机钝化层包括从下而上依次连接的钝化层7a、钝化层7b和钝化层7c。

26、具体的，所述有机钝化层的端部通过无机钝化层向下延伸至正面加厚金属的顶面。

27、本发明中通过改变无机钝化层的组成结构，设计成了sio2、sin、sio2三明治的结构，其中每层sio2的厚度不小于200nm，sin的厚度不小于600nm，上层为有机钝化层。类似三明治的三层结构使得器件在高压的h3trb可靠性项目中能够更好得到保护，在高压的h3trb项目中，随着项目的进行，三层结构的无机钝化层可以保证器件在实验过程中更好的隔绝水汽，保护碳化硅外延层，从而提高器件的高压h3trb的可靠性。

技术特征：

1.一种提高可靠性能力的碳化硅二极管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种提高可靠性能力的碳化硅二极管的制备方法，其特征在于，步骤s200中，p型注入为铝离子高温注入。

3.根据权利要求2所述的一种提高可靠性能力的碳化硅二极管的制备方法，其特征在于，步骤s200中，p型注入温度为450℃-550℃，注入能量为20kv-500kv。

4.根据权利要求1所述的一种提高可靠性能力的碳化硅二极管的制备方法，其特征在于，步骤s600中，无机钝化层（7）中钝化层7a、钝化层7b和钝化层7c分别利用多次化学气相淀积的方法形成。

5.根据权利要求4所述的一种提高可靠性能力的碳化硅二极管的制备方法，其特征在于，所述钝化层7a和钝化层7c分别通过sio2材质制备；

6.根据权利要求4或5所述的一种提高可靠性能力的碳化硅二极管的制备方法，其特征在于，所述钝化层7a和钝化层7c的厚度分别不小于200nm。

7.根据权利要求4或5所述的一种提高可靠性能力的碳化硅二极管的制备方法，其特征在于，所述钝化层7b的厚度不小于600nm。

8.一种提高可靠性能力的碳化硅二极管，通过权利要求1所述的一种提高可靠性能力的碳化硅二极管及其制备方法制备，其特征在于，包含从下而上依次设置的背面加厚金属（10）、背面欧姆接触金属（9）、碳化硅衬底（1）和碳化硅外延层（2）；

9.根据权利要求8所述的一种提高可靠性能力的碳化硅二极管，其特征在于，所述有机钝化层（8）的端部通过无机钝化层（7）向下延伸至正面加厚金属（6）的顶面。

技术总结一种提高可靠性能力的碳化硅二极管及其制备方法，涉及半导体技术领域。通过改变无机钝化层的组成结构，设计成了SiO<subgt;2</subgt;、SiN、SiO<subgt;2</subgt;三明治的结构，其中每层SiO<subgt;2</subgt;的厚度不小于200nm，SiN的厚度不小于600nm，上层为有机钝化层。类似三明治的三层结构使得器件在高压的H3TRB可靠性项目中能够更好得到保护，在高压的H3TRB项目中，随着项目的进行，三层结构的无机钝化层可以保证器件在实验过程中更好的隔绝水汽，保护碳化硅外延层，从而提高器件的高压H3TRB的可靠性。技术研发人员：万胜堂,王正,杨程,朱秀梅,王毅受保护的技术使用者：扬州扬杰电子科技股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/12