[发明专利]半导体功率器件及其制造方法

说明书

本发明题为“半导体功率器件及其制造方法”。本发明公开了一种器件，所述器件包括由未掺杂或轻掺杂半导体漂移区隔开的第一掺杂半导体区和第二相反掺杂的半导体区。所述器件还包括与所述第一掺杂半导体区形成欧姆接触的第一电极结构和与所述第二掺杂半导体区形成通用接触的第二电极结构。所述第二电极结构的所述通用接触允许电子和空穴两者流入和流出所述器件。

相关申请

本申请要求于2019年10月29日提交的美国专利申请16/667,631的优先权和权益，该专利申请要求于2019年8月16日提交的美国临时专利申请62/887,759的优先权和权益，这两份申请全文均以引用方式并入本文。

技术领域

本公开涉及用于电力电子器件的器件，诸如可在电感器两端连接并用于消除反激的续流或反激二极管，该反激是当电感负载的供电电流突然减小或中断时在该电感负载两端看到的突然电压尖峰。

背景技术

续流或反激二极管(本文也称为快速恢复二极管(FRD))用于防止损坏通常包括具有电感器和开关电位的负载的电路。电感器不能立即改变电流。试图快速改变电流，诸如当开关在电感器已积聚能量之后断开时，将导致该电感器生成大电动势(EMF)。与电感器反并联放置的续流二极管为电感器衰减电流的流动提供短路路径，并且因此耗散该电感器中存储的能量。

在用于许多开关应用(例如，工业和汽车逆变器应用)的功率电子电路中，半导体器件(例如，金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)等)用作开关以向感应负载施加功率。在电力电子电路中，续流二极管被放置成与开关(例如，IGBT)反并联，从而为电感器放电电流提供返回路径。FRD可有助于切换电路中(例如，在IGBT的功率反相器应用中)的显著功率损耗。重要的是，FRD被设计用于无振荡的稳定操作，并且用于切换电路中的低电磁干扰(EMI)。期望的FRD可具有低损耗、快速切换和软反向电流恢复的特性。获得这些FRD特性可涉及在二极管参数诸如低正向电压(VF)、低反向恢复电荷(Qrr)之间以及在高操作电压和软反向电流恢复之间进行权衡。

发明内容

在一个整体方面，器件包括由未掺杂或轻掺杂半导体漂移区隔开的第一掺杂半导体区和第二相反掺杂的半导体区。所述器件还包括与所述第一掺杂半导体区形成欧姆接触的第一电极结构和与所述第二掺杂半导体区形成通用接触的第二电极结构。所述第二电极结构的所述通用接触允许电子和空穴两者流入和流出所述器件。

在一个方面，所述第二电极结构中的P+掺杂半导体区和N+掺杂半导体区的交替阵列与所述第二掺杂半导体区形成所述通用接触。

在一个整体方面，器件包括由未掺杂或轻掺杂半导体漂移区隔开的第一掺杂半导体区和第二相反掺杂的半导体区。所述器件还包括与所述第一掺杂半导体区形成欧姆接触的第一电极结构，以及包括与第二掺杂半导体区接触的P+掺杂半导体区和N+掺杂半导体区的交替阵列的第二电极结构。所述第二电极结构包括设置在金属层与所述交替阵列的所述P+掺杂半导体区以及所述N+掺杂半导体区之间的氧化物层。

在一个方面，在所述第二电极结构中，所述氧化物层覆盖所述P+掺杂半导体区并且部分地在所述交替阵列的所述N+掺杂半导体区上方延伸。

在一个整体方面，一种方法包括：在N型半导体衬底上生长n型外延层；在所述n型外延层的顶表面上形成阳极结构；背面研磨所述N型半导体衬底以减小其厚度；以及在所述背面研磨的N型半导体衬底的背表面上形成阴极结构。形成所述阴极结构包括在所述背面研磨的半导体衬底的所述背表面上形成通用接触结构，以及在所述通用接触结构的所述背表面上沉积背面金属。

附图说明

图1A和图1B是示出符合本公开的p-i-n二极管的电极结构的示意图。

图2示出了符合本公开的图1A中的p-i-n二极管的反向恢复电流。