[實(shí)用新型]一種溝槽型快恢復(fù)二極管

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320677023.7
• 申請(qǐng)日: 2013-10-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN203607417U
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-05-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳迪;劉鉞楊;何延強(qiáng);包海龍;劉雋;張宇;凌平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)家電網(wǎng)公司;國(guó)網(wǎng)上海市電力公司;國(guó)網(wǎng)智能電網(wǎng)研究院
• 主分類號(hào): H01L29/06
• 分類號(hào): H01L29/06;H01L29/861
• 代理公司: 北京安博達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國(guó)文

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種電力半導(dǎo)體器件，具體涉及一種溝槽型快恢復(fù)二極管。?

背景技術(shù)

快恢復(fù)二極管具有開(kāi)關(guān)特性好，反向恢復(fù)時(shí)間短的特點(diǎn)，主要應(yīng)用于開(kāi)關(guān)電源，PWM脈寬調(diào)制器,變頻器等電子電路中，作為高頻整流二極管，續(xù)流二極管，或阻尼二極管使用。?

對(duì)于快恢復(fù)二極管來(lái)說(shuō),理想的反向耐壓應(yīng)該是PN結(jié)為平行平面結(jié)的情況，但由于存在如下的原因，導(dǎo)致反向耐壓無(wú)法達(dá)到理想平行平面結(jié)的情況。平行平面部分的電場(chǎng)分布為一系列的平行線，而結(jié)終端處的電場(chǎng)分布與平行平面部分不同。因?yàn)镻N結(jié)的兩側(cè)必須滿足電中性要求，結(jié)面的彎曲導(dǎo)致了結(jié)面處電場(chǎng)的集中。因此彎曲處的電場(chǎng)強(qiáng)度就可以在較低的反向電壓下達(dá)到擊穿的臨界電場(chǎng)強(qiáng)度，從而使PN結(jié)比理想的平行平面結(jié)提前發(fā)生擊穿。所以結(jié)面彎曲常使擊穿電壓降低。?

基于上面的原因，高壓FRD半導(dǎo)體器件為了實(shí)現(xiàn)高擊穿耐壓,必須使用終端結(jié)構(gòu)來(lái)減小表面電場(chǎng)和結(jié)彎曲處電場(chǎng)，使擊穿耐壓盡可能的接近平面結(jié)。一般分為平面型和臺(tái)面型，平面型通過(guò)在主結(jié)邊緣處設(shè)置一些延伸結(jié)構(gòu)，這些延伸結(jié)構(gòu)實(shí)際上起到將主結(jié)耗盡區(qū)向外展寬，從而降低表面的電場(chǎng)強(qiáng)度以提高擊穿電壓，例如場(chǎng)環(huán)，場(chǎng)板等，但是此類終端通常面積偏大，使得制造器件成本很高。?

實(shí)用新型內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型的目的是提供一種溝槽型快恢復(fù)二極管，本實(shí)用新型提供的溝槽型快恢復(fù)二極管，是通過(guò)濕法腐蝕去除PN結(jié)邊緣彎曲處，消除PN結(jié)曲率導(dǎo)致的電場(chǎng)集中，通過(guò)三次光刻工藝即可實(shí)現(xiàn)包含鈍化的、反向耐壓接近平行平面結(jié)的高壓二極管，具有制造方式簡(jiǎn)單，工藝要求低的特點(diǎn)。?

本實(shí)用新型的目的是采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：?

本實(shí)用新型提供一種溝槽型快恢復(fù)二極管，所述快恢復(fù)二極管包括襯底和P區(qū)，所述P區(qū)在襯底上形成，共同構(gòu)成PN結(jié)，其改進(jìn)之處在于，在所述器件表面終端處對(duì)稱設(shè)置有溝槽區(qū)，溝槽深度大于PN結(jié)深度。?

進(jìn)一步地，所述襯底采用由上到下依次分布的高阻層N-和襯底重?fù)絅+層組成的外延片，或采用由高阻層N-組成的單晶片；?

所述襯底N-層上生長(zhǎng)的氧化層厚度為500-1000埃；?

在所述氧化層通過(guò)物理或化學(xué)的方式淀積500-1000埃的氮化硅層。?

進(jìn)一步地，在溝槽區(qū)上生長(zhǎng)有8000-15000埃的氧化層。?

進(jìn)一步地，在所述溝槽區(qū)的表面上設(shè)置有金屬電極。?

與現(xiàn)有技術(shù)比，本實(shí)用新型達(dá)到的有益效果是：?

1.本實(shí)用新型提供的溝槽型快恢復(fù)二極管，是通過(guò)濕法腐蝕去除PN結(jié)邊緣彎曲處，消除PN結(jié)曲率導(dǎo)致的電場(chǎng)集中，通過(guò)三次光刻工藝即可實(shí)現(xiàn)包含鈍化的反向耐壓接近平行平面結(jié)的高壓二極管，具有制造方式簡(jiǎn)單，工藝要求低的特點(diǎn)；?

2.本實(shí)用新型光刻次數(shù)少，僅僅三次即實(shí)現(xiàn)帶有表面鈍化的高壓二極管，降低器件生產(chǎn)周期；?

3.溝槽型終端具有終端面積小的特點(diǎn)，減小器件面積，成本降低。?

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型提供的襯底生長(zhǎng)500-1000埃氧化層03和500-1000埃氮化硅層04的結(jié)構(gòu)示意圖；?

圖2是本實(shí)用新型提供的經(jīng)過(guò)光刻刻蝕后的氧化層03和氮化硅層04的結(jié)構(gòu)示意圖；?

圖3是本實(shí)用新型提供的已形成終端溝槽和PN結(jié)示意圖；?

圖4是本實(shí)用新型提供的已形成金屬電極的溝槽型快恢復(fù)二極管結(jié)構(gòu)示意圖；其中：01為襯底重?fù)絅+；02為高阻層N-；03為硅襯底與氮化硅間過(guò)渡層；04為氮化硅層；05為8000-15000埃的場(chǎng)氧化層；06為器件P區(qū)；07為金屬電極。?

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。?

本實(shí)用新型采用氮化硅對(duì)二極管有源區(qū)進(jìn)行保護(hù)和阻擋，來(lái)實(shí)現(xiàn)終端濕法硅腐蝕，即挖槽，后續(xù)仍然保留氮化硅，通過(guò)場(chǎng)氧化，實(shí)現(xiàn)槽內(nèi)表面鈍化，利用此氧化層對(duì)后續(xù)形成的PN結(jié)進(jìn)行保護(hù)，然后進(jìn)行硼注入，此時(shí)為防止氮化硅受高溫影響發(fā)生開(kāi)裂現(xiàn)象，可使用熱磷酸進(jìn)行去除，通過(guò)對(duì)注入硼高溫推結(jié)，形成PN結(jié)，后續(xù)進(jìn)行金屬電極，鈍化等常規(guī)工藝。本實(shí)?用新型通過(guò)三次光刻工藝即可實(shí)現(xiàn)包含鈍化的，反向耐壓接近平行平面結(jié)的高壓二極管。?

本實(shí)用新型提供的溝槽型快恢復(fù)二極管，包括襯底和P區(qū)，所述P區(qū)在襯底上形成，共同構(gòu)成PN結(jié)，在所述PN結(jié)的兩側(cè)對(duì)稱設(shè)置有溝槽區(qū)；所述襯底為均勻摻雜的N型硅襯底，在所述襯底N-層上生長(zhǎng)有氧化層。?