[發明專利]外延型軟恢復二極管

無效

• 申請號: 200710025366.4
• 申請日: 2007-07-26
• 公開（公告）號: CN101110450A
• 公開（公告）日: 2008-01-23
• 發明（設計）人: 趙善麒;劉利峰;王曉寶
• 申請（專利權）人: 江蘇宏微科技有限公司
• 主分類號: H01L29/861
• 分類號: H01L29/861
• 代理公司: 常州市維益專利事務所
• 代理人: 賈海芬

技術領域

本發明涉及半導體二極管技術領域，具體涉及一種外延型軟恢復二極管。

背景技術

快速恢復二極管FRED(Fast?Recovery?Epitaxial?Diode)是一種用外延硅單晶片作材料，用CMOS工藝技術制造的新一代新型電力半導體器件，具有高頻率、高電壓、大電流、低損耗和無電磁干擾等優點。FRED可以作為PFC二極管、輸出整流二極管、嵌位二極管、吸收二極管單獨使用，也可以作為續流二極管與IGBT配套使用。FRED單管和模塊以及與IGBT組合的模快廣泛用于電機變頻調速、電焊機、各種開關電源、逆變器、靜電感應加熱等工業、醫學和航天航空領域。

高頻電力電子線路中，為了減少二極管本身的關斷損耗，提高整機的運行效率和可靠性，要求二極管有較快的反向恢復特性，即在較短的時間內，二極管能夠從正向導通狀態恢復到反向阻斷狀態。因此，需要二極管具有反向恢復時間t_rr短、反向恢復電荷Q_rr少和最大的反向恢復電流I_rrm低的特點。但是，較快的反向恢復，導致了較大的電流上升率(di/dt)，由于電路中的雜生電感的存在，使得器件兩端在高頻情況下運行時，極易產生電壓尖峰。該過電壓的幅值有時超出器件本身耐壓的50％以上。造成二極管本身或與之并聯的IGBT器件擊穿損毀。另一方面，如果二極管在反向恢復過程中d_irr/dt較大，將引起電流在恢復過程中出現振蕩，產生電磁干擾(EMI)問題，影響了線路的可靠性。因此，在高頻電力電子線路中，一個好的二極管不僅反向恢復要快，而且反向恢復還要軟，即在器件在反向恢復過程中，既不產生電壓尖峰，也不產生振蕩現象。

CN1211865C所公開的《軟恢復功率二極管和相關方法》，是一種N⁺NN^-NP結構的二極管，由于這種二極管的P型半導體區摻雜濃度相對較低，可降低PN的注入效率，使P型區注入到N基區的少數載流子空穴數量減少，進而導致由于電中性原理要求N基區內注入的多數載流子電子數量減少。其第三半導體層的存在將進一步降低PN結的注入效率。使得二極管基區內的載流子分布在PN結附近的濃度保持在較低水平，而遠離PN結的區域載流子的濃度保持在較高的水平。這種濃度分布可保證在降低二極管最大反向恢復電流I_rrm的同時，器件具有較低的正向導通壓降，并實現軟恢復特性。但是，這種結構的軟恢復二極管芯片是由四層濃度不同的N型雜質層和一層的P型雜質層構成，不僅制作工藝復雜，而且由于其第三半導體N型層的存在，導致PN結兩端的電場強度增加，使得器件的漏電流變大，耐雪崩擊穿的能力變差。

發明內容

本發明的目的是提供一種簡化制作工藝，性能優越，具有反向軟恢復特性的外延型軟恢復二極管。

本發明為達到上述目的的技術方案是：一種外延型軟恢復二極管，包括在半導體芯片中N型雜質和P型雜質形成的陰極區和陽極區、基區以及芯片兩端面的金屬層構成的陰電極和陽電極，其特征在于：所述的陰極區為高濃度的N型雜質襯底層，陽極區為P型雜質層；所述的基區為相互連接的低濃度的N型雜質的外延層和N型雜質的外延電場阻斷層，外延電場阻斷層的雜質濃度介于襯底層的雜質濃度和外延層的雜質濃度之間，外延電場阻斷層與襯底層相連，外延層與P型雜質層相連。