[实用新型]一种带有沟槽结构的高压宽禁带二极管芯片

说明书

本实用新型提供一种带有沟槽结构的高压宽禁带二极管芯片。本实用新型通过在有源区和结终端区域引入统一的沟槽结构，使得芯片可以用同一套工艺实现两个区域的加工，大大降低产品加工成本。

技术领域

本实用新型属于宽禁带半导体领域，具体涉及一种带有沟槽结构的高压宽禁带二极管芯片。

背景技术

随着新能源的大力发展及电力电子的广泛应用，普通Si基器件无法满足在高压高温高频率环境下的应用。而宽禁带半导体如SiC和GaN材料具有击穿电压高、工作损耗低以及热导率高等优良特性，为新一代电力电子器件和系统提供了可能。然而，由于宽禁带半导体功率器件的成本较高，且其传统设计的制作工艺复杂，急需一种简单有效的设计来降低其制作成本。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本实用新型提供一种带有沟槽结构的高压宽禁带二极管芯片。本实用新型通过在有源区（A1）和结终端区域（A2）引入统一的沟槽结构（004），使得芯片可以用同一套工艺实现两个区域的加工，大大降低产品加工成本。

实现本实用新型目的的技术方案为：

一种带有沟槽结构的高压宽禁带二极管芯片，包括：

底部阴极电极层（001），重掺杂N型半导体材料层（002），轻掺杂的N型半导体材料层（003），从表面伸入轻掺杂的N型半导体材料层（003）的沟槽结构（004）；

所述沟槽结构（004）的底部与侧壁被P型半导体材料（005）包围；

所述高压宽禁带二极管芯片分为有源区（A1）与结终端区域（A2），在有源区（A1）顶部设有阳极电极层（006），在结终端区域（A2）顶部设有钝化层（007）。

其中，所述的半导体材料为宽禁带半导体材料，其禁带宽度大于2.0eV，可为碳化硅、氮化镓、氧化镓、氮化铝、金刚石之中的至少一种或者几种组成。

其中，所述的阳极电极层（006）由Ti、Ni、Mo、Pt、Si、Al、TiN、W、Au之中的至少一种组成。

其中，所述的钝化层由绝缘材料组成，至少包含聚酰亚胺、二氧化硅、氮化硅、掺杂或者不掺杂的硅玻璃之中的至少一种。

其中，所述的沟槽结构（004）伸入轻掺杂的N型半导体材料层（003）的深度在0.1um~5um，其侧壁与底部平面形成的夹角为80°到135°，所述的包围其侧壁与底部的P型半导体材料（005）的最低厚度为0.1um。

其中，所述的有源区（A1）设置在芯片中央，其范围内存在多个沟槽结构（004），且相邻两个沟槽结构（004）之间的最短距离在0.1um~10um范围内。

其中，所述的结终端区域（A2）设置在有源区（A1）外围并靠近芯片边缘，其范围内存在的多个沟槽结构（004），所述多个沟槽结构（004）均为条形环状且环绕有源区（A1）。

其中，所述的多个沟槽结构（004）的数量至少为2个，且从离有源区（A1）最近的沟槽结构（004）内侧到从离有源区（A1）最远的沟槽结构（004）的外侧的最短距离大于所述轻掺杂的N型半导体材料层（003）的厚度的3倍。

其中，所述沟槽结构（004）在制备过程中由同一次光刻工艺定义所述沟槽结构（004）的刻蚀和其周围P型半导体材料（005）的掺杂。

附图说明

图1是本实用新型一种实施例的纵切图。

图2是本实用新型的一种实施例顶视图：有源区带有条形网状布局的沟槽结构。

图3是本实用新型的一种实施例顶视图：有源区带有圆形岛状布局的沟槽结构。

图4是本实用新型所述沟槽结构的一种可能的制作方法示意图。