一种稳压防漏电的碳化硅二极管的制作方法

1.本发明涉及二极管技术领域，具体涉及一种稳压防漏电的碳化硅二极管。


背景技术：

2.碳化硅材料具有宽带隙、高击穿场强、高热导率、高饱和电子迁移速率以及极好的物理化学稳定性等特性，适于在高温、高频、大功率和极端环境下工作，因此部分二极管应用碳化硅材料取代传统的硅材料制作成了碳化硅二极管。现有技术的碳化硅二极管，通常在碳化硅外延层上增加多个沟槽，用于增大肖特基势垒的面积，以提升肖特基二极管的正向导通特性。常规的手段是直接在碳化硅外延层上直接设置多个沟槽，这种结构中，沟槽位置形成的肖特基势垒位置偏低，当肖特基二极管正向导通时，沟槽位置容易产生瞬间电压，影响肖特基二极管正向导通时的电压稳定性。


技术实现要素：

3.针对以上问题，本发明提供一种稳压防漏电的碳化硅二极管，具有优异的稳压防漏电特性。
4.为实现上述目的，本发明通过以下技术方案来解决：一种稳压防漏电的碳化硅二极管，包括阴极金属、连接在所述阴极金属上端的碳化硅衬底、形成于所述碳化硅衬底上端的碳化硅外延层、连接在所述碳化硅外延层上端的阳极金属、sio2层；所述碳化硅衬底上形成有第一凸起部、第二凸起部，所述第一凸起部上设有第一沟槽，所述第二凸起部上设有第二沟槽；所述阳极金属包括第一接触部、第二接触部、第三接触部，所述第一接触部位于所述第二接触部与所述第三接触部之间，所述第一接触部下端与所述碳化硅外延层之间形成第一肖特基势垒，所述第二接触部延伸至所述第一沟槽内侧，所述第二接触部与所述第一沟槽的交接处形成第二肖特基势垒，所述第三接触部延伸至所述第二沟槽内侧，所述第三接触部与所述第二沟槽的交接处形成第三肖特基势垒；所述第一肖特基势垒与所述碳化硅外延层之间的距离为a，所述第二肖特基势垒底部与所述碳化硅外延层之间的距离为b，所述第三肖特基势垒底部与所述碳化硅外延层之间的距离为c，a＞b＝c。
5.具体的，所述第一肖特基势垒边缘形成有第一p型保护环，所述第二肖特基势垒上端边缘形成有第二p型保护环，所述第三肖特基势垒上端边缘形成有第三p型保护环。
6.具体的，所述阴极金属边缘还设有导热绝缘层，所述导热绝缘层连接在所述碳化硅衬底下端。
7.具体的，所述碳化硅外延层、碳化硅衬底边缘还设有氧化膜。
8.具体的，所述氧化膜为等离子微弧氧化膜。
9.具体的，所述第一凸起部、第二凸起部边缘为弧形结构。
10.具体的，所述第二接触部、第三接触部的下端边角均为r角结构。
11.具体的，所述碳化硅衬底的厚度低于120nm。
12.本发明的有益效果是：1.本发明的碳化硅二极管，在碳化硅衬底上形成有第一凸起部、第二凸起部，将第一沟槽、第二沟槽分别设置在第一凸起部、第二凸起部上，提升了第二肖特基势垒、第三肖特基势垒的水平高度，在碳化硅二极管正向导通时，使得第二肖特基势垒的平均势垒高度、第三肖特基势垒的平均势垒高度均与第一肖特基势垒的势垒高度一致，保证了碳化硅二极管正向导通时的电压稳定性；2.减小了碳化硅衬底的厚度，降低了碳化硅二极管的正向压降；3.在碳化硅外延层、碳化硅衬底边缘增加了氧化膜，通过氧化膜对电子的电子屏蔽作用，避免出现边缘电场漏电现象；4.在阴极金属边缘在增加了导热绝缘层，提升了碳化硅二极管的散热能力。
附图说明
13.图1为本发明的一种稳压防漏电的碳化硅二极管的结构示意图。
14.附图标记为：阴极金属1、碳化硅衬底2、第一凸起部21、第二凸起部22、碳化硅外延层3、阳极金属4、第一接触部41、第二接触部42、第三接触部43、sio2层5、第一肖特基势垒61、第二肖特基势垒62、第三肖特基势垒63、第一p型保护环71、第二p型保护环72、第三p型保护环73、导热绝缘层8、氧化膜9。
具体实施方式
15.下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
16.如图1所示：一种稳压防漏电的碳化硅二极管，包括阴极金属1、连接在阴极金属1上端的碳化硅衬底2、形成于碳化硅衬底2上端的碳化硅外延层3、连接在碳化硅外延层3上端的阳极金属4、sio2层5；碳化硅衬底2上形成有第一凸起部21、第二凸起部22，第一凸起部21上设有第一沟槽，第二凸起部22上设有第二沟槽；阳极金属4包括第一接触部41、第二接触部42、第三接触部43，第一接触部41位于第二接触部42与第三接触部43之间，第一接触部41下端与碳化硅外延层3之间形成第一肖特基势垒61，第二接触部42延伸至第一沟槽内侧，第二接触部42与第一沟槽的交接处形成第二肖特基势垒62，第三接触部43延伸至第二沟槽内侧，第三接触部43与第二沟槽的交接处形成第三肖特基势垒63，由于第二肖特基势垒62、第三肖特基势垒63均呈“凹”型结构，因此第二肖特基势垒62、第三肖特基势垒63位置的平均势垒高度均略高于第二肖特基势垒62、第三肖特基势垒63底面的高度；第一肖特基势垒61与碳化硅外延层3之间的距离为a，第二肖特基势垒62底部与碳化硅外延层3之间的距离为b，第三肖特基势垒63底部与碳化硅外延层3之间的距离为c，a＞b＝c，通过调整使得第二肖特基势垒62的平均势垒高度、第三肖特基势垒63的平均势垒高
度均与第一肖特基势垒61的势垒高度一致，碳化硅二极管正向导通时，保证了碳化硅二极管正向导通时的电压稳定性。
17.优选的，第一肖特基势垒61边缘形成有第一p型保护环71，第二肖特基势垒62上端边缘形成有第二p型保护环72，第三肖特基势垒63上端边缘形成有第三p型保护环73。
18.优选的，阴极金属1边缘还设有导热绝缘层8，导热绝缘层8连接在碳化硅衬底2下端，导热绝缘层8由高导热、高绝缘的陶瓷粉末填充在环氧树脂中制作而成，在完成阴极金属1的制造后，导热绝缘层8以涂覆的方式成型于碳化硅衬底2下端，碳化硅二极管正向导通时，通过导热绝缘层8快速将热量导出，以提升碳化硅二极管的散热性能。
19.优选的，碳化硅外延层3、碳化硅衬底2边缘还设有氧化膜9，氧化膜9为等离子微弧氧化膜，采用微弧氧化设备在碳化硅外延层3、碳化硅衬底2边缘制作一层20～40μm的等离子微弧氧化膜，具体可为陶瓷氧化膜，陶瓷氧化膜具有很高的硬度和电阻，大大改善了碳化硅外延层3、碳化硅衬底2边缘的耐磨、耐腐蚀、抗静电特性。
20.优选的，第一凸起部21、第二凸起部22的边缘若为直角，在实际应用中直角位置极易产生过强的局部电场，为了削减局部电场，将第一凸起部21、第二凸起部22边缘设计成更为平滑的弧形结构，能够避免出现过强的局部电场而影响碳化硅二极管的正常工作。
21.优选的，为了削减局部电场，第二接触部42、第三接触部43的下端边角均为r角结构。
22.优选的，碳化硅衬底2的厚度低于120nm，常规的二极管衬底，通常厚度大于200nm，由于衬底厚度过大，造成碳化硅二极管导通时产生了较大的正向压降，本实施例通过减小碳化硅衬底的厚度，能够明显降低碳化硅二极管的正向压降。
23.以上实施例仅表达了本发明的1种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。