CN112186029A - 一种高浪涌电流型SiC二极管及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高浪涌电流型SiC二极管,包括SiC衬底(1)，SiC衬底(1)表面设有深P‑grid层(2)，深P‑grid层(2)外部设有浅P+grid层(3)。本发明通过在SiC衬底表面形成的浅P+grid层，能够替代现有SiC二极管中的Ni‑Ohmic层起到提高正向浪涌电流的效果；同时通过LP‑SiO2‑Spacer层的刻蚀可以使浅P+grid层在加工时无需单独光刻成型，进而相比现有的SiC二极管加工工艺能够减少一层光罩，具有生产周期短、生产成本低和正向浪涌电流高的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种SiC二极管，特别是一种高浪涌电流型SiC二极管及其制造方法。
背景技术
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。而传统SiC二极管提高正向浪涌电流能力的方法是通过Ohmic光罩在二极管的正面增加一道欧姆接触工艺，进而利用二极管表面形成的Ni-Ohmic层达到提升效果。但由于这种方式需要在现有的制备工艺上增加一道光刻工艺，而目前SiC二极管的主要生产成本便是光刻层数，仅一道光刻层便需要100美金的加工成本，导致这种工艺会极大的增加对SiC二极管的生产周期和生产成本。此外，常规Ni-Ohmic层仅能将SiC二极管的正向浪涌电流提高至正向电流参数的6～8倍，提升效果相对较低。因此，现有对SiC二极管的制造方法存在生产周期长、生产成本高和正向浪涌电流低的问题。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种高浪涌电流型SiC二极管及其制造方法。它具有生产周期短、生产成本低和正向浪涌电流高的特点。
本发明的技术方案：一种高浪涌电流型SiC二极管，包括SiC衬底，SiC衬底表面设有深P-grid层，深P-grid层外部设有浅P+grid层。
前述的一种高浪涌电流型SiC二极管中，所述浅P+grid层位于深P-grid层的两侧。
前述的一种高浪涌电流型SiC二极管中，所述浅P+grid层的深度为0.05～0.3μm，深P-grid层的深度为0.5～1.5μm。
前述的一种高浪涌电流型SiC二极管中，所述SiC衬底的两端设有JTE区，SiC衬底的外部设有离子注入层。
前述的一种高浪涌电流型SiC二极管的制造方法，包括以下步骤：
①在SiC衬底的两端形成JTE区，得A品；
②在A品表面形成浅P+grid层，得B品；
③在B品的浅P+grid层外部沉积形成LP-SiO2垫层，得C品；
④对C品的LP-SiO2垫层进行刻蚀形成LP-SiO2-Spacer层，得D品；
⑤对D品注入AL离子将部分浅P+grid层转化为深P-grid层，得成品。
前述的一种高浪涌电流型SiC二极管的制造方法中，所述步骤②中利用P+grid光罩对A品进行PE-SiO2沉积、PE-SiO2刻蚀和注入AL离子，使A品表面形成浅P+grid层，A品外部形成PE-SiO2层；所述步骤②中AL离子的注入浓度为1E16/cm～1.8E16/cm。
前述的一种高浪涌电流型SiC二极管的制造方法中，所述步骤③中通过LPVCD沉积在B品的浅P+grid层外部形成LP-SiO2垫层。
前述的一种高浪涌电流型SiC二极管的制造方法中，所述步骤④中LP-SiO2-Spacer层位于位于浅P+grid层的两侧外部。
前述的一种高浪涌电流型SiC二极管的制造方法中，所述步骤④中对LP-SiO2垫层通过干法刻蚀形成LP-SiO2-Spacer层。
前述的一种高浪涌电流型SiC二极管的制造方法中，所述步骤⑤中对D品注入AL离子将两侧LP-SiO2-Spacer层之间的浅P+grid层转化为深P-grid层，然后依次采用SBD光罩、Metal光罩进行刻蚀，消除D品外部的LP-SiO2-Spacer层和PE-SiO2层，得成品；所述步骤⑤中AL离子的注入浓度为5E15/cm～1E16/cm。
与现有技术相比，本发明通过在SiC衬底表面形成的浅P+grid层，能够替代现有SiC二极管中的Ni-Ohmic层起到提高正向浪涌电流的效果，且浅P+grid层能够将SiC二极管的正向浪涌电流提高至正向电流参数的10～12倍，相比现有带有Ni-Ohmic层的SiC二极管能够提高其正向浪涌电流能力；通过在浅P+grid层外部的LP-SiO2-Spacer层，则能够使两侧浅P+grid层在后续离子注入时不会随之转化为深P-grid层，进而使本发明仅需一道P+grid光罩便能形成浅P+grid层和深P-grid层，且通过沉积和干法刻蚀而成的LP-SiO2-Spacer层也无需光刻处理；使得本申请相比现有工艺或直接通过两道光刻工艺分别形成浅P+grid层和深P-grid层的方式能够有效减少一道光罩的使用，缩短了本发明的生产周期并降低了本发明的生产成本；在上述配合下，本发明仅需要常规的四层光罩便能完成对SiC二极管的制造，在提高正向浪涌电流能力的同时无需增加光刻次数，具有生产周期短、生产成本低和正向浪涌电流高的特点。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是现有SiC二极管的结构示意图；
图3是本发明的制备工艺流程图。
附图中的标记为：1-SiC衬底，2-深P-grid层，3-浅P+grid层，4-JTE区，5-离子注入层，6-LP-SiO2垫层，7-LP-SiO2-Spacer层，8-PE-SiO2层，100-深P-grid结构，200-Ni-Ohmic结构，300-JTE结构，400-离子注入结构。
具体实施方式
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。
实施例。一种高浪涌电流型SiC二极管，构成如图1所示，包括SiC衬底1，SiC衬底1表面设有深P-grid层2，深P-grid层2外部设有浅P+grid层3。
所述浅P+grid层3位于深P-grid层2的两侧。
所述浅P+grid层3的深度为0.2μm，深P-grid层2的深度为1.1μm。
所述SiC衬底1的两端设有JTE区4，SiC衬底1的外部设有离子注入层5。
所述一种高浪涌电流型SiC二极管的制造方法，包括以下步骤：
①在SiC衬底的两端形成JTE区4，得A品；
②在A品表面形成浅P+grid层3，得B品；
③在B品的浅P+grid层3外部沉积形成LP-SiO2垫层6，得C品；
④对C品的LP-SiO2垫层6进行刻蚀形成LP-SiO2-Spacer层7，得D品；
⑤对D品注入AL离子将部分浅P+grid层3转化为深P-grid层2，得成品。
所述步骤②中利用P+grid光罩对A品进行PE-SiO2沉积、PE-SiO2刻蚀和注入AL离子，使A品表面形成浅P+grid层3，A品外部形成PE-SiO2层8；所述步骤②中AL离子的注入浓度为1E16/cm～1.8E16/cm。
所述步骤③中通过LPVCD沉积在B品的浅P+grid层外部形成LP-SiO2垫层6。
所述步骤④中LP-SiO2-Spacer层7位于位于浅P+grid层3的两侧外部。
所述步骤④中对LP-SiO2垫层6通过干法刻蚀形成LP-SiO2-Spacer层7。
所述步骤⑤中对D品注入AL离子将两侧LP-SiO2-Spacer层7之间的浅P+grid层3转化为深P-grid层2，然后依次采用SBD光罩、Metal光罩进行刻蚀，消除D品外部的LP-SiO2-Spacer层7和PE-SiO2层8，并形成离子注入层5，得成品；所述步骤⑤中AL离子的注入浓度为5E15/cm～1E16/cm。
常规SiC二极管的制备工艺为：先利用JTE光罩沉积SiO2、刻蚀SiO2和注入AL离子形成JTE结构300，然后利用P-grid光罩沉积SiO2、刻蚀SiO2和注入AL离子形成深P-grid结构100，再利用Ohmic光罩沉积SiO2、刻蚀SiO2和沉积金属Ni形成Ni-Ohmic结构200，最后依次采用SBD光罩和Metal光罩进行刻蚀，形成离子注入结构400，得到成品；成品结构如图2所示。
本发明的工作原理：本发明通过先在SiC衬底1上通过光刻形成浅P+grid层3，再通过沉积和刻蚀在浅P+grid层3的外部形成LP-SiO2-Spacer层7，然后通过注入AL离子使中部的浅P+grid层3形成与常规深P-grid结构100相同的深P-grid层2，而两侧的浅P+grid层3则在LP-SiO2-Spacer层7的作用下保持原状，进而使SiC二极管在制备后能够同时形成深P-grid层2和浅P+grid层3，并利用浅P+grid层3代替现有Ni-Ohmic结构200起到提高SiC二极管正向浪涌电流的效果。且浅P+grid层3和深P-grid层2在加工时仅需一次光刻工艺便能成型，相比现有的深P-grid结构100无需增加光罩数量，且相比现有的Ni-Ohmic结构200能够减少一道Ohmic光罩，有效缩短了对SiC二极管的生产周期并降低其生产成本。
Claims (10)
1.一种高浪涌电流型SiC二极管，其特征在于：包括SiC衬底(1)，SiC衬底(1)表面设有深P-grid层(2)，深P-grid层(2)外部设有浅P+grid层(3)。
2.根据权利要求1所述的一种高浪涌电流型SiC二极管，其特征在于：所述浅P+grid层(3)位于深P-grid层(2)的两侧。
3.根据权利要求1所述的一种高浪涌电流型SiC二极管，其特征在于：所述浅P+grid层(3)的深度为0.05～0.3μm，深P-grid层(2)的深度为0.5～1.5μm。
4.根据权利要求1所述的一种高浪涌电流型SiC二极管，其特征在于：所述SiC衬底(1)的两端设有JTE区(4)，SiC衬底(1)的外部设有离子注入层(5)。
5.基于权利要求1-4中任一权利要求所述的一种高浪涌电流型SiC二极管的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
①在SiC衬底的两端形成JTE区，得A品；
②在A品表面形成浅P+grid层，得B品；
③在B品的浅P+grid层外部沉积形成LP-SiO2垫层，得C品；
④对C品的LP-SiO2垫层进行刻蚀形成LP-SiO2-Spacer层，得D品；
⑤对D品注入AL离子将部分浅P+grid层转化为深P-grid层，得成品。
6.根据权利要求5所述的一种高浪涌电流型SiC二极管的制造方法，其特征在于：所述步骤②中利用P+grid光罩对A品进行PE-SiO2沉积、PE-SiO2刻蚀和注入AL离子，使A品表面形成浅P+grid层，A品外部形成PE-SiO2层；所述步骤②中AL离子的注入浓度为1E16/cm～1.8E16/cm。
7.根据权利要求5所述的一种高浪涌电流型SiC二极管的制造方法，其特征在于：所述步骤③中通过LPVCD沉积在B品的浅P+grid层外部形成LP-SiO2垫层。
8.根据权利要求5所述的一种高浪涌电流型SiC二极管的制造方法，其特征在于：所述步骤④中LP-SiO2-Spacer层位于位于浅P+grid层的两侧外部。
9.根据权利要求5所述的一种高浪涌电流型SiC二极管的制造方法，其特征在于：所述步骤④中对LP-SiO2垫层通过干法刻蚀形成LP-SiO2-Spacer层。
10.根据权利要求6所述的一种高浪涌电流型SiC二极管的制造方法，其特征在于：所述步骤⑤中对D品注入AL离子将两侧LP-SiO2-Spacer层之间的浅P+grid层转化为深P-grid层，然后依次采用SBD光罩、Metal光罩进行刻蚀，消除D品外部的LP-SiO2-Spacer层和PE-SiO2层，得成品；所述步骤⑤中AL离子的注入浓度为5E15/cm～1E16/cm。
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