[发明专利]一种FRD结构及其制作方法和应用

说明书

本申请提供了一种FRD结构及其制作方法和应用。其中，FRD结构包括衬底和覆于衬底的终端环形场氧化层，终端环形场氧化层沿衬底的周缘环形设置，终端环形场氧化层围成对应于衬底的中间位置的源区；FRD结构还包括P‑阱区和多个P+阱区，P‑阱区覆于衬底且位于源区，多个P+阱区均覆于P‑阱区且均嵌入P‑阱区，多个P+阱区相互间隔，以形成至少一个泄放通道，泄放通道相对的两端均与终端环形场氧化层衔接；泄放通道用于引导FRD结构的雪崩电流至源区的中间位置。本申请中，雪崩电流主要通过泄放通道流向源区的中间位置，使得雪崩电流不会集中在芯片的边沿，从而增大了芯片的散热面积，不易形成热量积聚和局部热点，进而能够有效地提升FRD结构的雪崩耐量和可靠性。

【技术领域】

本申请涉及电力电子器件技术领域，尤其涉及一种FRD结构及其制作方法和应用。

【背景技术】

FRD(Fast Recovery Diode，快恢复二极管)是一种具有开关特性好和反向恢复时间短等优势的半导体二极管，其主要应用于开关电源、PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)脉宽调制器和变频器等电子电路，并且作为高频整流二极管、续流二极管或阻尼二极管使用。FRD的内部结构与普通的PN结二极管不同，其属于PIN结二极管，即在P型硅材料与N型硅材料之间增加了基区I，构成了PIN硅片；其中，由于基区I较薄，所以FRD的反向恢复电荷较小，反向恢复时间较短，正向压降较低，反向击穿电压(耐压值)较高。

相关技术中，FRD通常包括相互堆叠的低浓度P-阱区和高浓度P+阱区，以保证FRD的阳极区的欧姆接触。FRD在反向雪崩时，雪崩电流(即雪崩时的空穴电流)会被低浓度P-阱区和高浓度P+阱区共同构成的P+/P-结阻挡，使得雪崩电流难以到达芯片中央(或到达芯片中央的雪崩电流极少)，这是因为P+/P-结内电场的方向由高浓度P+阱区指向低浓度P-阱区，而雪崩电流主要是空穴电流，从而阻碍了雪崩电流自低浓度P-阱区向高浓度P+阱区的流动，使得大部分雪崩电流被高浓度P+阱区反射，即大部分雪崩电流无法通过P+/P-结；此时，雪崩电流会集中在芯片边沿，从而导致芯片的散热面积减小，容易形成热量积聚和局部热点，严重时还会烧毁芯片，这就说明现有FRD的雪崩耐量较低。

因此，有必要对上述FRD的结构进行改进。

【发明内容】

本申请提供了一种FRD结构及其制作方法和应用，旨在解决相关技术中FRD的雪崩耐量较低的问题。

为了解决上述技术问题，本申请实施例第一方面提供了一种FRD结构，包括衬底和覆于所述衬底的终端环形场氧化层，所述终端环形场氧化层沿所述衬底的周缘环形设置，所述终端环形场氧化层围成对应于所述衬底的中间位置的源区；

所述FRD结构还包括P-阱区和多个P+阱区，所述P-阱区覆于所述衬底且位于所述源区，所述多个P+阱区均覆于所述P-阱区且均嵌入所述P-阱区，所述多个P+阱区相互间隔，以形成至少一个泄放通道，所述泄放通道相对的两端均与所述终端环形场氧化层衔接；其中，所述泄放通道用于引导所述FRD结构的雪崩电流至所述源区的中间位置。

本申请实施例第二方面提供了一种FRD结构的制作方法，用于制作本申请实施例第一方面所述的FRD结构；所述FRD结构的制作方法包括：

在所述衬底上形成所述终端环形场氧化层；

以所述终端环形场氧化层作为掩膜，在所述衬底上位于所述源区的位置形成所述P-阱区；

在所述P-阱区上形成所述多个P+阱区。

本申请实施例第三方面提供了一种如本申请实施例第一方面所述的FRD结构在开关电源、PWM脉宽调制器和变频器中的应用。

从上述描述可知，与相关技术相比，本申请的有益效果在于：