[实用新型]一种快恢复二极管有效

申请号：	201822093749.1	申请日：	2018-12-13
公开（公告）号：	CN210073766U	公开（公告）日：	2020-02-14
发明（设计）人：	曹功勋;朱涛;田亮;吴昊;金锐;吴军民;潘艳	申请（专利权）人：	全球能源互联网研究院有限公司
主分类号：	H01L21/329	分类号：	H01L21/329;H01L21/265;H01L29/06;H01L29/861
代理公司：	11271 北京安博达知识产权代理有限公司	代理人：	徐国文
地址：	102209 北京***	国省代码：	北京;11
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摘要：
搜索关键词：	背面快恢复二极管本实用新型背面结构掺磷金属动态雪崩硅片背面芯片背面依次设置正面结构洁净度硅片背金减薄沾污
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【说明书】：

本实用新型提供了一种快恢复二极管，包括N型硅片以及正面结构和背面结构：背面结构包括N型掺杂层、N型缓冲层、N型掺磷区和背面金属，N型缓冲层、N型掺磷区和背面金属依次设置于N型硅片背面，N型掺杂层设置于N型硅片内部。本实用新型利用减薄工艺提升芯片背面洁净度，避免硅片背面表面存在的沾污问题，从根本上避免背金脱落风险，同时由于硅片内部存在N型掺杂层，大幅度提高了快恢复二极管的抗动态雪崩能力。

技术领域

本实用新型涉及电力电子器件技术领域，具体涉及一种快恢复二极管。

背景技术

近些年，基于高压大功率绝缘栅双极晶体管(IGBT)器件的柔性输电装备已经投运，对大电网的安全稳定运行、大规模新能源的并网、以及远距离输电等方面起到了显著的示范作用。

一般IGBT在使用时都需要一个快恢复二极管(Fast recovery diode，FRD)与之并联，随着电力电子技术的不断发展，各种主开关器件的开关频率和性能要求不断提高，无疑对快恢复二极管性能提出更高的要求，为了提高快恢复二极管性能及抗动态雪崩能力，通常在快恢复二极管背面加入较深的N型缓冲层。目前，N型缓冲层一般采用离子注入或三氯氧磷 POCl₃扩散以及1200℃以上的高温退火，1200℃以上的退火温度使得快恢复二极管背面N型缓冲层必须在快恢复二极管正面金属前完成，从而导致芯片背面在快恢复二极管正面工艺过程中存在沾污风险。由于快恢复二极管背面N型缓冲层已形成，一般只是用喷砂、氢氟酸等方式简单处理提高快恢复二极管背面洁净度，最终导致快恢复二极管背面金属存在脱落风险，同时FRD的抗动态雪崩能力比IGBT差。

实用新型内容

为了克服上述现有技术中快恢复二极管背面金属存在脱落风险且其抗动态雪崩能力较差的不足，本实用新型提供了一种快恢复二极管，快恢复二极管包括N型硅片以及分别位于N 型硅片正面和背面的正面结构和背面结构：背面结构包括N型掺杂层、N型缓冲层、N型掺磷区和背面金属，N型缓冲层、N型掺磷区和背面金属按照从N型硅片的内部到背面的顺序依次设置于N型硅片背面，N型掺杂层设置于N型硅片内部；本实用新型避免了背面表面存在的沾污风险，进而避免了快恢复二极管背面金属存在的脱落风险，且大幅度提高了快恢复二极管的抗动态雪崩能力。

为了实现上述目的，本实用新型采取如下方案：

本实用新型提供一种快恢复二极管，包括N型硅片以及分别位于所述N型硅片正面和背面的正面结构和背面结构：

所述背面结构包括N型掺杂层、N型缓冲层、N型掺磷区和背面金属，所述N型缓冲层、 N型掺磷区和背面金属按照从所述N型硅片的内部到背面的顺序依次设置于所述N型硅片背面，所述N型掺杂层设置于所述N型硅片内部。

所述正面结构包括有源区、保护环、N型截止环、氧化层、BPSG层、正面金属和钝化层；

所述正面金属包括有源区金属和截止环金属。

所述有源区、保护环和N型截止环均设置于所述N型硅片内部，且所述保护环位于有源区和N型截止环之间。

所述有源区金属和截止环金属分别位于有源区和N型截止环表面，所述氧化层、BPSG 层和钝化层按照从所述N型硅片的内部到正面的顺序依次设置于所述N型硅片正面。

保护环位于所述有源区和所述N型截止环之间；

所述有源区的个数为1，所述保护环的个数为1个或至少两个；

所述保护环的个数为1个时，所述保护环与N型截止环保持预设间隔；

所述保护环的个数为至少两个时，靠近N型截止环的保护环与N型截止环保持预设间隔。

所述N型掺杂层和N型缓冲层通过高能氢注入和退火工艺形成，两者的厚度基于高能氢的注入次数确定。