[发明专利]快恢复二极管及其制造方法

说明书

本申请公开了快恢复二极管及其制造方法。所述快恢复二极管包括：阴极，所述阴极包括场截止层和与所述场截止层接触的第一接触区；阴极；位于所述阴极上的漂移区；位于所述漂移区上的缓冲层；位于所述缓冲层中的阳极；从所述阳极经由所述缓冲层延伸至所述漂移区的至少一个沟槽；位于所述至少一个沟槽侧壁上的栅介质层；以及填充所述至少一个沟槽的栅导体层。该快恢复二极管采用缓冲层和从阳极经由缓冲层延伸至阴极的沟槽结构改善EMI兼容特性。

技术领域

本发明涉及功率半导体器件领域，更具体地，涉及快恢复二极管及其制造方法。

背景技术

功率半导体器件亦称为电力电子器件，包括功率二极管、晶闸管、VDMOS(垂直双扩散金属氧化物半导体)场效应晶体管、LDMOS(横向扩散金属氧化物半导体)场效应晶体管以及IGBT(绝缘栅双极型晶体管)等。IGBT是由BJT(双极型三极管)和FET(场效应晶体管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件。二极管器件作为一种基础的功率半导体器件，广泛的应用于各种电路之后，特别是在逆变器，变频器以及电机驱动领域，快恢复二极管器件通常与IGBT器件并联使用，用于IGBT器件关断时电流的续流。

常规的快恢复二极管具有PIN结构，即包括P型区和N型区以及夹在二者之间的基区I。该基区的厚度很薄，使得反向恢复电荷很小，从而可以减小反向恢复时间Trr和正向电压降。为了实现更快的反向恢复时间，快恢复二极管例如采用少子寿命控制技术，例如，在二极管体内扩散重金属Au、Pt等元素作为复合中心，或采用电子或质子辐照等工艺在二极管体内制造出新的缺陷等方式来实现。然而，采用扩散和缺陷等工艺实现的快恢复二极管的反向恢复特性陡峭，从而对外围电路的工作产生EMI干扰，使得系统的EMI兼容特性劣化。

因此，期望进一步改进快恢复二极管的结构，以提高EMI兼容性。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种采用缓冲层和从阳极经由缓冲层延伸至阴极的沟槽结构改善EMI兼容特性的快恢复二极管及其制造方法。

根据本发明的一方面，提供一种快恢复二极管，包括：阴极，所述阴极包括场截止层和与所述场截止层接触的第一接触区；位于所述阴极上的漂移区；位于所述漂移区上的缓冲层；位于所述缓冲层中的阳极；从所述阳极经由所述缓冲层延伸至所述漂移区的至少一个沟槽；位于所述至少一个沟槽侧壁上的栅介质层；以及填充所述至少一个沟槽的栅导体层，其中，所述第一接触区、所述场截止层、所述漂移区和所述缓冲层分别掺杂成N型，所述阳极掺杂成P型。

优选地，所述至少一个沟槽将所述缓冲层和所述阳极分别分成彼此隔开的多个部分，使得所述缓冲层至少位于所述阳极下方。

优选地，所述缓冲层围绕所述阳极。

优选地，所述场截止层包括彼此相对的第一表面和第二表面，所述第一接触区接触所述第一表面，所述漂移区接触所述第二表面。

优选地，所述栅介质层包括位于所述至少一个沟槽侧壁上的第一部分和在所述至少一个沟槽外部横向延伸的第二部分，所述栅导体层包括填充所述至少一个沟槽的第一部分和在所述至少一个沟槽外部横向延伸的第二部分，所述栅导体层的第二部分与所述阳极之间由所述栅介质层的第二部分隔开。

优选地，所述至少一个沟槽沿着第一方向延伸，所述栅导体层和所述栅介质层各自的第二部分沿着第二方向延伸，所述第一方向和所述第二方向是所述快恢复二极管的主平面内彼此垂直的两个方向。

优选地，所述场截止层的掺杂浓度高于所述漂移区的掺杂浓度。

优选地，还包括：第二接触区，掺杂成P型并且位于所述阳极中，所述第二接触区的掺杂浓度高于所述阳极的掺杂浓度；阳极电极，与所述第二接触区接触；以及阴极电极，与所述第一接触区接触。