[发明专利]用于快速恢复整流器结构的装置及方法

说明书

相关申请的交叉参考

本申请要求于2005年12月27日提交的第60/754,550号，题为“Fast Recovery Rectifier Structure”并且转让给本发明受让人的共同未决临时专利申请的优先权，其全部内容结合于此作为参考。

本申请涉及2004年6月15日提交的第10/869,718号，题为“Schottky Barrier Rectifier and Method of Manufacturing the Same”共同未决的、共有的美国专利申请，其全部内容结合于此作为参考。

本申请涉及2005年12月27日提交的第11/320,313号，题为“Ultrafast Recovery Diode”共同未决的、共有的美国专利申请，其全部内容结合于此作为参考。

技术领域

本发明实施例涉及整流器领域。更具体地，本发明实施例大体上涉及快速恢复整流器结构。

背景技术

在开关式电源的效率中一个重要因数是在这种电路中所使用的二极管的性能。更具体地，这种二极管的反向恢复能够降低这种电源中的晶体管开关的导通损耗。例如，在开关开通期间反向恢复电流瞬时表现为电流的额外组分，结果是开关的开通损耗明显高于没有这种反向恢复组分的不同情况。因此，对于改进开关式电源的效率来说降低二极管反向恢复电荷(Qrr)是重要的。

然而，不幸运地是，如果反向恢复太突然，则电流和电压将经历不期望的振荡。这种振荡可以导致(例如)低效电源运转、有害噪声输出(例如，电源波纹和/或电磁干扰)、和/或极高的并且可能是破坏性的电压尖峰。

发明内容

因此，极为期望保持软恢复特性的具有减少的反向恢复电荷的快速恢复整流器结构。还存在这样的期待：满足之前确定的对利用沟槽而形成的较小几何形状的快速恢复整流器结构的期望。还存在另一种期待：满足之前确定的与传统半导体加工工艺和装置兼容并互补(complimentary)的期望。

因此，本发明的多个实施例公开了一种用于快速恢复整流器结构的装置和方法。本发明的实施例能够减小反向恢复电荷而同时保持软恢复特性。并且，本发明的实施例公开了基于硅的快速恢复整流器结构，包括创建与JFET沟道区相串联的肖特基二极管区、或混合的PiN肖特基(MPS)二极管结构。由于较小的几何结构，该MPS二极管结构使得肖特基对PiN的比率较高，例如，在一个实施例中，由于在阱区之间的N掺杂而减少了沟道阻抗，这在正向传导期间降低了空穴注入的贡献。

具体地，整流器结构包括第一掺杂物类型的衬底。轻掺杂有该第一掺杂物类型的第一外延层连接到衬底。邻近于第一外延层连接第一金属化层。多个沟槽凹入第一外延层，每一个沟槽均连接到金属化层。该器件还包括多个阱，每一个阱均掺杂有第二掺杂物类型，每一个阱彼此分开，其中，每一个阱均形成在多个沟槽中相应的沟槽之下并且邻近于该相应的沟槽。多个氧化层形成在相应沟槽的壁和底部上，从而相应的阱与相应的沟槽电隔离。多个掺杂有该第一掺杂物类型的沟道区形成在多个阱中的两个相应阱之间的第一外延层内，其中，多个沟道区中的每一个沟道区都比第一外延层更重掺杂有第一掺杂物类型。

本发明的实施例还描述了用于形成快速恢复整流器结构的方法。该方法包括在衬底之上沉积掺杂有第一掺杂物类型的第二外延层。对该衬底重掺杂第一掺杂物类型。即，该衬底比第二外延层更重掺杂。该方法还在第二外延层上沉积轻掺杂有第一掺杂物类型的第一外延层。该第二外延层比第一外延层更重掺杂。将多个沟槽蚀刻进第一外延层。在多个沟槽的每个沟槽的壁和底部上形成多个氧化物、栅极限定隔离件。最接近多个沟槽中的每一个沟槽的底部处离子注入(implant)多个阱。对多个阱中的每一个阱均掺杂第二掺杂物类型，并且将多个阱彼此分开。即，将多个阱中的每一个阱与相应沟槽电隔离。在外延层之上沉积第一金属化层。

附图说明

图1示出了根据本发明一个实施例的超快恢复二极管的侧面剖视图。

图2是根据本发明一个实施例的沿p-阱的中平面的图1的超快恢复二极管的截面图。

图3是根据本发明一个实施例的超快恢复二极管的顶视图。

图4是示出了根据本发明一个实施例在用于制造具有肖特基对PiN的比率大于一的超快恢复二极管的方法中的步骤的流程图。

图5是示出了根据本发明一个实施例的示例性的电流与时间的恢复特性的图表。

具体实施方式