[發明專利]一種高壓功率快恢復二極管結構

有效

• 申請號: 202011307827.9
• 申請日: 2020-11-19
• 公開（公告）號: CN112420814B
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發明（設計）人: 王立昊;吳郁;宋吉昌;鄧中翰;曹潔
• 申請（專利權）人: 北京工業大學;深圳吉華微特電子有限公司
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/861;H01L27/06
• 代理公司: 深圳市中科創為專利代理有限公司 44384
• 代理人: 馮建華;彭濤

本發明公開一種高壓功率快恢復二極管結構，包括橫向設置的：有源區、終端區和橫向電阻區，所述橫向電阻區設于所述有源區和所述終端區之間，所述有源區、橫向電阻區和終端區在陰極側均設有N⁺摻雜緩沖層；其中，所述有源區內的N⁺摻雜緩沖層內設有第一背面浮置P⁺層；所述終端區內的N⁺摻雜緩沖層內設有第二背面浮置P⁺層；所述橫向電阻區內的N⁺摻雜緩沖層內設有第一N⁺摻雜層。本發明的高壓功率快恢復二極管結構通過在有源區和終端區的陰極側設置背面浮置P⁺層，并在有源區和終端區間設置橫向電阻區，減少正向導通時主結邊緣載流子的積累量，有效抑制了陰極側的強電場，顯著提高了芯片的過流關斷能力，有效避免了高壓二極管被燒毀的情況。

技術領域

本發明涉及二極管技術領域，尤其涉及一種高壓功率快恢復二極管結構。

背景技術

高壓功率快恢復二極管具有反向恢復時間短，開關速度快，工作電流大等優點，通常用作開關器件的續流二極管，過流關斷能力是衡量高壓功率快恢復二極管堅固性的重要指標。當發生過流關斷時，高壓二極管的損壞主要有兩個原因，一是由于陰極側強電場引起的陰極絲固定或緩慢移動，二是反向恢復最后階段貫通陽極到陰極的孤立絲強度較大。

一種比較有效的解決辦法就是在陰極側引入分布的背面浮置P+層。背面浮置P+層在反向恢復時注入的空穴可以補償由動態雪崩在陽極側產生并輸運到陰極側的電子，從而抑制陰極側的強電場，避免發生正反饋效應。已有研究提出了背部注入空穴可控(Controlled Injection of Backside Holes,CIBH)二極管結構。在Josef Lutz的著作《功率半導體器件-原理、特性和可靠性》(Josef Lutz《Semiconductor Power DevicesPhysics,Characteristics,Reliability》Springer International Publishing AG2018)第608-612頁和第18屆國際功率半導體器件與集成電路研討會論文集第9-12頁的論文《一種新型的背部注入空穴可控二極管結構(CIBH)》(M.Chen,J.Lutz,et al“A NovelDiode Structure with Controlled Injection of Backside Holes(CIBH)”,proc.ISPSD2006,pp.9-12,Naples.)中有詳細的機理介紹和分析。但是上述背部注入空穴可控技術的研究僅限于有源區內，且對于有源區內陰極側背面浮置P+層的排列方式、圖形、所占面積比例沒有給出詳細研究結果。

因此，現有技術具有缺陷，需要進行改進及完善。

發明內容

為解決以上存在的技術問題，本發明提供一種新的解決方案，其通過在有源區和終端區的陰極側設置背面浮置P⁺層，并在有源區和終端區間設置橫向電阻區，有效抑制了陰極側的強電場，顯著提高了芯片的過流關斷能力。

本發明的技術方案如下：本發明提供了一種高壓功率快恢復二極管結構，包括橫向設置的：有源區、終端區和橫向電阻區，所述橫向電阻區設于所述有源區和所述終端區之間，所述有源區、橫向電阻區和終端區在陰極側均設有N⁺摻雜緩沖層；其中，

所述有源區內的N⁺摻雜緩沖層內設有第一背面浮置P⁺層；

所述終端區內的N⁺摻雜緩沖層內設有第二背面浮置P⁺層；

所述橫向電阻區內的N⁺摻雜緩沖層內設有第一N⁺摻雜層。