[发明专利]一种新型平面型二极管器件

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，涉及几乎所有应用场合下的电气设备，包括交流电机、变频器、开关电源、牵引传动等领域的一种新型二极管器件。

背景技术

作为重要的功率半导体器件，二极管器件主要包括基于PN结势垒和肖特基势垒两种。PN结势垒具有相对较高的势垒高度，反向泄漏电流低，但正向导通压降偏高，同时存在反向恢复电流的问题；而肖特基势垒具有良好的正向特性，不存在反向恢复电流的问题，但是在承受高的反向电场时，会受到势垒变低和隧穿效应的影响，导致反向泄露电流大大增加，对器件长期工作的可靠性产生了影响。如何同时优化并且平衡二极管器件的正反向特性是半导体器件设计的重要课题。

发明内容

本发明提出了新的平面型二极管结构，适用于所有半导体材料的二极管器件。相对于目前基于肖特基势垒或者直接PN结势垒的二极管，本发明提出的二极管结构具有以下特点：

1.明显降低的泄漏电流。通过调节沟道掺杂和宽度，可以将反向泄漏电流明显降低。

2.可以调节的正向开启电压。随着沟道宽度和掺杂的改变，开启电压可以得到调节并大大降低。

3.良好的反向恢复特性。正向导通条件下为单极性工作，电流主要通过沟道流过，无明显少子注入现象，因此具有和肖特基二极管一样的无反向恢复电流的特点。

4.无肖特基结的简单结构有利于器件在长期工作下的可靠性。

附图说明

图1是发明基于水平沟道的结构截面图；

图2是发明基于N+/P+掺杂区域毗连的水平沟道结构截面图；

图3是发明基于垂直沟道的结构截面图；

图4是发明基于倾斜型垂直沟道的结构截面图；

图5是与图1结构相对应的P型二极管例子的结构示意图。

其中，

1、沟道，第一半导体类型；

2、重掺杂区，第二半导体类型；

3、漂移区，第一半导体类型；

4、表面RESURF结构层，第二半导体类型；

5、衬底，第二半导体类型；

6、欧姆接触层，第一半导体类型；

7、阳极金属；

8、阴极金属；

9、欧姆接触层，第一半导体类型；

具体实施方案

实施例1

图1为本发明的一种新型平面二极管器件的结构截面图，结合图1予以详细说明。

如图1所示，一种新型结构的平面型二极管器件，包括：衬底5，其上方为漂移区3和沟道1；可以选择是否在漂移区3的表面增加RESURF结构层4；导电沟道1与漂移区3相连，并处在重掺杂区2和衬底5之间；阳极金属7分别与重掺杂区2，以及沟道1的另一端相连，为器件引出电极；在沟道1和阳极金属7之间为重掺杂的欧姆接触层6；阴极金属8通过欧姆接触层9与漂移区3相连，引出电极。

在本例中，第一半导体类型为N型半导体导电材料，第二半导体类型为P型半导体材料，因此构成N型二极管；其一种可能的制造工艺包括如下步骤：

第一步，在P型衬底5上方按照漂移区的浓度设计外延生长产生需要的N型外延层；

第二步，在指定的沟道1所在位置按照沟道浓度掺入N型掺杂；

第三步，在器件表面利用离子注入或扩散方式或其他方式在沟道位置掺入高浓度P型掺杂形成P型重掺杂区2，同时产生夹在P型掺杂区2和衬底5之间的沟道1；

第四步，根据设计需要，选择是否在沟道1相邻的漂移区上方表面继续掺入P型掺杂，产生表面RESURF结构层4；

第五步，分别在沟道1和漂移区3两端的表面采用离子注入或扩散方式或其他方式掺入高浓度的N型掺杂，得到欧姆接触层6和欧姆接触层9；

第六步，分别在欧姆接触层6和欧姆接触层9上方淀积金属，形成欧姆接触，获得需要的阳极金属7和阴极金属8，并使阳基金属7与P型重掺杂区2良好接触，然后引出电极，如图1所示。

图2是本发明的一种新型平面型二极管器件的结构截面图，其在图1的基础上令欧姆接触层6和重掺杂区2直接相连。

实施例2

图3为本发明的一种新型平面型二极管器件的结构截面图，结合图3予以详细说明。