[发明专利]外延型快速恢复二极管及其制备方法无效

申请号：	201110440632.6	申请日：	2011-12-26
公开（公告）号：	CN103178120A	公开（公告）日：	2013-06-26
发明（设计）人：	贺东晓;吴迪;王晓宝;周锦源	申请（专利权）人：	江苏宏微科技有限公司
主分类号：	H01L29/861	分类号：	H01L29/861;H01L29/06;H01L21/329
代理公司：	中国专利代理(香港)有限公司 72001	代理人：	唐立;王忠忠
地址：	213022 江***	国省代码：	江苏;32
权利要求书：	查看更多	说明书：	查看更多
摘要：
搜索关键词：	外延快速恢复二极管及其制备方法
钻瓜网技术展会专利词库专利权人专利榜在售专利公布日期热门专利

【说明书】：

技术领域

本发明属于功率器件技术领域，涉及一种雪崩耐量高的外延型快速恢复二极管（Fast Recovery Epitaxial Diode, FRED）以及制备该FRED的方法。

背景技术

外延型快速恢复二极管（FRED）是采用CMOS工艺技术制备性形成的新型半导体功率器件，其是一种开关特性好、反向恢复时间短的半导体二极管，主要应用于开关电源、脉宽调制器，变频器等电子电路中，能作为高频整流二极管、续流二极管或阻尼二极管使用。

申请号为CN201010140971.8、名称为“快速恢复二极管”的中国专利公开了一种正向恢复特性和反向恢复特性均较好的快速恢复二极管。该二极管的P型半导体掺杂层包括P+和P掺杂区域，从P型半导体区域侧的外表面到冶金结处，少子寿命逐渐变长、掺杂浓度逐渐降低。

图1所示为现有技术的FRED的基本结构示意图。以上所列举的CN201010140971.8中公开的快速恢复二极管中，其用于形成PN结的P型半导体掺杂层和N型半导体掺杂层同样具有如图1所示的结构。

参阅图1，FRED 10的N型半导体掺杂层包括N型衬底区域（N+）11和在N型衬底区域11上形成的外延区域（N-）13；P型半导体掺杂层在外延层中掺杂形成，其包括掺杂浓度相对较低的P半导体掺杂区域14以及掺杂浓度较高的P+半导体掺杂区域15，在P+半导体掺杂区域15上构图形成金属阳电极18，场环19在外延层中环绕P型半导体掺杂层。通常地，P半导体掺杂区域14和P+半导体掺杂区域15通过两次地掺杂形成。

图2所示为图1所示FRED的PN结的掺杂浓度分布图、纵向电场分布图以及能带图。通过分析并实际应用发现，现有的类似于FRED 10结构的FRED的反向击穿特性较“硬”（也即在发生击穿后电流增加的速率（di/dt）非常快，电流增加的速率越快则表现越“硬”），这反映雪崩击穿容易在瞬间发生。因此，其抗雪崩的性能差，也即FRED的PN结的雪崩耐量较小。

有鉴于此，有必要提出一种具有“软”击穿特性的FRED。

发明内容

本发明的目的在于，提高FRED的PN结的雪崩耐量并提高FRED的反向击穿特性。

为实现以上目的或者其他目的，本发明提供以下技术方案。

按照本发明的一方面，提供一种外延型快速恢复二极管，包括分别用于形成PN结的阴极区和阳极区的N型半导体掺杂层和P型半导体掺杂层，其特征在于，所述P型半导体掺杂层中从PN结的界面处向所述阳极区表面依次邻接地设置第一P型半导体区域、第二P型半导体区域以及第三P型半导体区域；

其中，所述第一P型半导体区域的掺杂浓度低于所述第二P型半导体区域的掺杂浓度，所述第二P型半导体区域的掺杂浓度低于所述第三P型半导体区域的掺杂浓度。

按照本发明一实施例的外延型快速恢复二极管，其中，所述第一P型半导体区域的P型掺杂浓度沿PN结的界面处向所述阳极区表面的方向缓变地递增。

在之前所述实施例的外延型快速恢复二极管中，优选地，所述第二P型半导体区域的P型掺杂浓度沿PN结的界面处向所述阳极区表面的方向缓变地递增。

在之前所述实施例的外延型快速恢复二极管中，优选地，所述第三P型半导体区域的P型掺杂浓度沿PN结的界面处向所述阳极区表面的方向缓变地递增。

在之前所述实施例的外延型快速恢复二极管中，优选地，所述第一P型半导体区域的厚度范围为3-10微米。

在之前所述实施例的外延型快速恢复二极管中，优选地，所述第二P型半导体区域的厚度范围为2-7微米。

在之前所述实施例的外延型快速恢复二极管中，优选地，所述第三P型半导体区域的厚度范围为0.1微米至0.5微米。