[發(fā)明專利]功率二極管

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611155764.3
• 申請日: 2016-12-14
• 公開（公告）號: CN106653869A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 義夫;華國安
• 申請（專利權(quán)）人: 麗晶美能（北京）電子技術(shù)有限公司
• 主分類號: H01L29/872
• 分類號: H01L29/872;H01L29/06
• 代理公司: 北京康信知識產(chǎn)權(quán)代理有限責任公司11240
• 代理人: 趙囡囡,吳貴明

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及功率半導(dǎo)體功率二極管，具體而言，涉及一種功率二極管。

背景技術(shù)

隨著高功率電子功率二極管的發(fā)展，高壓二極管逐漸成為電力電子應(yīng)用中的一個核心元件。目前市場所采用的高壓二極管種類主要有高壓PN結(jié)二極管、肖特基勢壘二極管與高壓JBS二極管。

高壓PN結(jié)二極管的結(jié)構(gòu)示意圖見圖1，該高壓PN結(jié)二極管由下至上依次包括N+襯底01、N-外延層02、P+層03以及金屬層04。這種高壓PN結(jié)二極管的特點是耐壓高但是反向恢復(fù)性能較差。當該功率二極管加反向電壓時，由于大量少數(shù)載流子的存在，需要將這些少數(shù)載流子消耗掉或者中和掉，才能使得高壓PN結(jié)二極管反向截止。由于將這些少數(shù)載流子消耗掉或者中和掉是一個耗時的過程，因此，反向電流增加到最大值到減小到最小值的過程比較耗時，即高壓PN結(jié)二極管的反向恢復(fù)時間較長，反向恢復(fù)速度慢，功率二極管的反向恢復(fù)性能差。

現(xiàn)有的一種肖特基勢壘二極管(SchottkyBarrier Diode，簡稱SBD)的結(jié)構(gòu)如圖2所示。該功率二極管由下至上依次包括疊置的N+襯底01、N-外延層02以及金屬層04。這種肖特基勢壘二極管是利用金屬與半導(dǎo)接觸形成的金屬－半導(dǎo)體肖特基結(jié)，因其在正向?qū)〞r，不存在少數(shù)載流子的注人，因此，在加反向偏壓時，不存在消耗或者中和大量少數(shù)載流子的過程，因此，該功率二極管的反向恢復(fù)速度快，具有開關(guān)速度快的優(yōu)點，但是該功率二極管的最大缺點是反向電壓很低，一般很難制造反偏電壓在300V以上的肖特基勢壘二極管。

現(xiàn)有的一種高壓JBS二極管的結(jié)構(gòu)如圖3所示，該功率二極管包括N+襯底01、N-外延層02、P+層03以及金屬層04。該JBS二極管在原有的肖特基勢壘二極管中引入了一個PN結(jié)整流二極管來保護肖特基勢壘，它雖然解決了肖特基勢壘二極管的反向電壓低的問題，但是由于PN結(jié)整流二極管中少數(shù)載流子的存在，也使得其反向恢復(fù)特性差。

發(fā)明內(nèi)容

本申請的主要目的在于提供一種功率二極管，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的功率二極管不兼具好的反向恢復(fù)性以及高的反向電壓的問題。

為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本申請的一個方面，提供了一種功率二極管，該功率二極管包括：N型基體；至少兩個P型摻雜區(qū)，間隔設(shè)置在上述N型基體中；N型摻雜區(qū)，設(shè)置在各上述P型摻雜區(qū)的遠離上述N型基體的表面上；金屬層，設(shè)置在上述N型摻雜區(qū)的遠離上述N型基體的表面上，其中，上述金屬層與各上述P型摻雜區(qū)隔離設(shè)置。

進一步地，上述功率二極管包括至少兩個上述N型摻雜區(qū)，各上述N型摻雜區(qū)設(shè)置在上述N型基體中且與上述P型摻雜區(qū)一一對應(yīng)設(shè)置，且各上述N型摻雜區(qū)的遠離各上述P型摻雜區(qū)的表面與上述N型基體的平整表面平齊。

進一步地，第一表面為與上述N型基體的厚度方向垂直的表面，各上述N型摻雜區(qū)在上述第一表面上的投影位于對應(yīng)的上述P型摻雜區(qū)在上述第一表面上的投影的內(nèi)部，且上述功率二極管還包括：至少四個介質(zhì)區(qū)，各上述介質(zhì)區(qū)覆蓋各上述P型摻雜區(qū)的靠近金屬層的表面設(shè)置且用于隔離各上述P型摻雜區(qū)與上述金屬層。

進一步地，上述N型基體包括：N+襯底層；N-外延層，設(shè)置在上述N+襯底層的表面上，且上述P型摻雜區(qū)設(shè)置在上述N-外延層中且遠離上述N+襯底層。

進一步地，上述P型摻雜區(qū)為P+摻雜區(qū)。

進一步地，上述N型摻雜區(qū)為N+摻雜區(qū)。

進一步地，上述介質(zhì)區(qū)的材料包括二氧化硅。

進一步地，上述金屬層的材料包括為Al-Cu和/或Al-Si-Cu。

應(yīng)用本申請的技術(shù)方案，該功率二極管在正向工作時，即金屬層加正壓，N型基體加負壓，此時，兩個PN結(jié)均不工作，只有肖特基二極管在工作，這樣少數(shù)載流子不參與工作，進而使得在反向工作時，不存在將少數(shù)載流子中和或者消耗的過程，進而使得該功率二極管的反向恢復(fù)速度快，反向恢復(fù)性能較好。

該功率二極管在反向工作時，即金屬層加負壓，N型基體加正壓，功率二極管中P型摻雜區(qū)與N型基體形成的PN結(jié)二極管反向偏置，金屬層與N型基體形成肖特基二極管反向偏置，形成耗盡區(qū)，且當反偏至一定電壓時，P型摻雜區(qū)兩側(cè)的耗盡區(qū)連接在一起，將肖特基電流溝道夾斷，反向電壓不由肖特基二極管承擔，只由P型摻雜區(qū)與N型基體形成的PN結(jié)二極管承擔，從而確保功率二極管能在很高的反向偏置電壓下工作。

附圖說明

構(gòu)成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本申請的進一步理解，本申請的示意性實施例及其說明用于解釋本申請，并不構(gòu)成對本申請的不當限定。在附圖中：