[實用新型]一種快速恢復二極管

有效

• 申請號: 201520769928.6
• 申請日: 2015-09-30
• 公開（公告）號: CN204991719U
• 公開（公告）日: 2016-01-20
• 發明（設計）人: 吳迪;劉鉞楊;何延強;董少華;曹功勛;劉江;金銳;溫家良
• 申請（專利權）人: 國網智能電網研究院;國網上海市電力公司;國家電網公司
• 主分類號: H01L29/861
• 分類號: H01L29/861;H01L29/06;H01L29/40;H01L29/66;H01L21/28
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

技術領域

本實用新型涉及一種電力半導體器件，具體涉及一種快速恢復二極管。

背景技術

隨著電力電子技術的發展，各種變頻電路和斬波電路的應用不斷擴大，電力電子電路中的回路有的采用換流關斷的晶閘管，有的采用具有自關斷能力的新型電力電子器件，而這兩種器件都需要一個與之并聯的快速恢復二極管。早期的工藝條件要求盡可能引入少的復合中心進行半導體器件制造，但如此制造的器件開關速度慢，無法適應高頻應用的需求。為了滿足電力電子系統對高頻性能要求，無論是開關管，還是續流用的二極管，都需要用受控的方法將復合中心引入晶格，降低少子壽命，提高器件的開關速度。如果對器件有更高頻的要求，則需在引入更多的復合中心的同時還需優化結構。

目前通常采用以下兩種方式在器件中引入復合中心。第一種是對硅中呈現深能級的雜質進行熱擴散：通常采用重金屬金或鉑，由于其擴散速度快，無法精確控制深度，因此為全局壽命控制方式。第二種是通過高能粒子轟擊硅晶體，在晶體中產生空穴和間隙原子形式的晶格損傷：一般采用電子輻照、氫注入或氦注入；電子輻照通常為貫穿方式，即復合中心在器件中的分布是恒定的，因此仍舊為全局壽命控制；氫注入和氦注入可以通過控制注入能量實現限定深度注入，在最有效區域實現壽命控制，即通常說的局域壽命控制，局域壽命控制技術是高端器件常用的壽命控制方式。

采用激光退火實現深能級雜質限定深度分布，同樣可以實現局域壽命控制，這是一個可以獲得低漏電同時器件特性又好的的一種折中方案。但激光退火在介質層表面近1500℃的高溫，如此的高溫會導致終端介質層出現無法預知的問題，嚴重的可能導致反向耐壓失效。

發明內容

本實用新型的目的是提供一種快速恢復二極管，克服現有技術存在的不足，實現了金屬局域壽命控制。

為了實現上述目的，本實用新型采用以下技術方案：

一種快速恢復二極管，所述二極管包括：具有三個具有間隔的P型硅區(3)的且表面有氧化層(2)的N型硅襯底(1)，所述氧化層(2)上的多晶層(5)，所述多晶層(5)上的陽極金屬層和所述N型硅襯底(1)上與其相對的陰極金屬層，其特征在于，所述P型硅區(3)具有深能級摻雜區(4)。

所述的快速恢復二極管的第一優選方案，居中的所述P型硅區(3)為有源區，兩邊的為終端保護區。

所述的快速恢復二極管的第二優選方案，所述P型硅區(3)的深度為5-25μm。

所述的快速恢復二極管的第三優選方案，所述氧化層(2)的厚度為

所述的快速恢復二極管的第四優選方案，所述多晶層(5)的材料為硅，厚度為

所述的快速恢復二極管的第五優選方案，所述深能級摻雜區(4)的摻雜雜質為金、鉑或鈀。

所述的快速恢復二極管的第六優選方案，所述深能級摻雜區(4)的深度小于所述P型硅區(3)。

一種所述的快速恢復二極管的制造方法，該方法包括如下步驟：

1)初始氧化：清洗N型硅襯底，高溫氧化所述襯底于表面生成氧化層；

2)形成有源區和分壓環：通過涂膠、曝光、顯影、刻蝕和去膠形成有源區和終端區窗口；

3)形成PN結：形成掩蔽層，注入硼，于1100～1300℃氮氣下推結5～25um；

4)多晶生長：淀積多晶層，摻雜磷雜質：

5)壽命控制：光刻，刻蝕多晶，暴露有源區窗口，注入或濺射深能級雜質，并激光退火進行推結；

6)多晶場板：再次光刻，刻蝕多晶，實現終端場板結構；

7)金屬陽極：蒸發或者濺射Al，通過光刻，刻蝕，去膠，合金，形成表面金屬淀積，進行表面鈍化；

8)背面金屬陰極：形成Al/Ti/Ni/Ag或Ti/Ni/Ag背面金屬電極。

所述的快速恢復二極管的制造方法的第一優選技術方案，步驟3)所述掩蔽層的厚度為

所述的快速恢復二極管的制造方法的第二優選技術方案，步驟3)所述硼的注入劑量為1e13～1e15。

所述的快速恢復二極管的制造方法的第三優選技術方案，步驟3)所述推結的溫度為1200℃。

所述的快速恢復二極管的制造方法的第四優選技術方案，步驟4)所述多晶的摻雜源為POCl₃或磷。

與最接近的現有技術比，本實用新型具有如下有益效果：

1)本實用新型的制備方法利用多晶實現激光退火終端保護，可避免激光退火工藝導致終端受損以致耐壓失效，本方法同樣適用于其它需要局域壽命控制的功率器件；

2)本實用新型采用的多晶同時可作為場板，不增加額外的保護介質層，可實現成本控制。