[实用新型]一种快速恢复二极管

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电力半导体器件，具体涉及一种快速恢复二极管。

背景技术

随着电力电子技术的发展，各种变频电路和斩波电路的应用不断扩大，电力电子电路中的回路有的采用换流关断的晶闸管，有的采用具有自关断能力的新型电力电子器件，而这两种器件都需要一个与之并联的快速恢复二极管。早期的工艺条件要求尽可能引入少的复合中心进行半导体器件制造，但如此制造的器件开关速度慢，无法适应高频应用的需求。为了满足电力电子系统对高频性能要求，无论是开关管，还是续流用的二极管，都需要用受控的方法将复合中心引入晶格，降低少子寿命，提高器件的开关速度。如果对器件有更高频的要求，则需在引入更多的复合中心的同时还需优化结构。

目前通常采用以下两种方式在器件中引入复合中心。第一种是对硅中呈现深能级的杂质进行热扩散：通常采用重金属金或铂，由于其扩散速度快，无法精确控制深度，因此为全局寿命控制方式。第二种是通过高能粒子轰击硅晶体，在晶体中产生空穴和间隙原子形式的晶格损伤：一般采用电子辐照、氢注入或氦注入；电子辐照通常为贯穿方式，即复合中心在器件中的分布是恒定的，因此仍旧为全局寿命控制；氢注入和氦注入可以通过控制注入能量实现限定深度注入，在最有效区域实现寿命控制，即通常说的局域寿命控制，局域寿命控制技术是高端器件常用的寿命控制方式。

采用激光退火实现深能级杂质限定深度分布，同样可以实现局域寿命控制，这是一个可以获得低漏电同时器件特性又好的的一种折中方案。但激光退火在介质层表面近1500℃的高温，如此的高温会导致终端介质层出现无法预知的问题，严重的可能导致反向耐压失效。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种快速恢复二极管，克服现有技术存在的不足，实现了金属局域寿命控制。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种快速恢复二极管，所述二极管包括：具有三个具有间隔的P型硅区(3)的且表面有氧化层(2)的N型硅衬底(1)，所述氧化层(2)上的多晶层(5)，所述多晶层(5)上的阳极金属层和所述N型硅衬底(1)上与其相对的阴极金属层，其特征在于，所述P型硅区(3)具有深能级掺杂区(4)。

所述的快速恢复二极管的第一优选方案，居中的所述P型硅区(3)为有源区，两边的为终端保护区。

所述的快速恢复二极管的第二优选方案，所述P型硅区(3)的深度为5-25μm。

所述的快速恢复二极管的第三优选方案，所述氧化层(2)的厚度为

所述的快速恢复二极管的第四优选方案，所述多晶层(5)的材料为硅，厚度为

所述的快速恢复二极管的第五优选方案，所述深能级掺杂区(4)的掺杂杂质为金、铂或钯。

所述的快速恢复二极管的第六优选方案，所述深能级掺杂区(4)的深度小于所述P型硅区(3)。

一种所述的快速恢复二极管的制造方法，该方法包括如下步骤：

1)初始氧化：清洗N型硅衬底，高温氧化所述衬底于表面生成氧化层；

2)形成有源区和分压环：通过涂胶、曝光、显影、刻蚀和去胶形成有源区和终端区窗口；

3)形成PN结：形成掩蔽层，注入硼，于1100～1300℃氮气下推结5～25um；

4)多晶生长：淀积多晶层，掺杂磷杂质：

5)寿命控制：光刻，刻蚀多晶，暴露有源区窗口，注入或溅射深能级杂质，并激光退火进行推结；

6)多晶场板：再次光刻，刻蚀多晶，实现终端场板结构；

7)金属阳极：蒸发或者溅射Al，通过光刻，刻蚀，去胶，合金，形成表面金属淀积，进行表面钝化；

8)背面金属阴极：形成Al/Ti/Ni/Ag或Ti/Ni/Ag背面金属电极。

所述的快速恢复二极管的制造方法的第一优选技术方案，步骤3)所述掩蔽层的厚度为

所述的快速恢复二极管的制造方法的第二优选技术方案，步骤3)所述硼的注入剂量为1e13～1e15。

所述的快速恢复二极管的制造方法的第三优选技术方案，步骤3)所述推结的温度为1200℃。

所述的快速恢复二极管的制造方法的第四优选技术方案，步骤4)所述多晶的掺杂源为POCl₃或磷。

与最接近的现有技术比，本实用新型具有如下有益效果：

1)本实用新型的制备方法利用多晶实现激光退火终端保护，可避免激光退火工艺导致终端受损以致耐压失效，本方法同样适用于其它需要局域寿命控制的功率器件；

2)本实用新型采用的多晶同时可作为场板，不增加额外的保护介质层，可实现成本控制。