[发明专利]一种快恢复二极管结构及其制造方法

说明书

本发明属于半导体技术领域，具体涉及一种快恢复二极管结构及其制造方法。所述快恢复二极管结构包括：N^‑型基区、浅P型阳极区、P型重掺杂区、N型重掺杂区、沟槽区、N型场截止层、N⁺型阴极区、正面金属层、背面金属层；沟槽区包括多晶层和氧化物层，多晶层位于氧化物层内部；多晶层通过与正面金属层形成电气连接，间接与浅P型阳极区内的P型重掺杂区和N型重掺杂区形成电气连接，并且通过对氧化物层的厚度进行调整，使得MOS沟道一直工作在亚阈值区，工作在亚阈值区的MOS沟道，其源区和漏区之间的电气特性类似于一个肖特基势垒，此MOS沟道同样可以达到降低常规工况下空穴注入效率的作用，以此达到快速恢复的特性。

技术领域

本发明属于半导体技术领域，具体涉及一种快恢复二极管结构及其制造方法。

背景技术

IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管）是由BJT(Bipolar Junction Transistor，双极型三极管)和MOS(Metal Oxide Semiconductor，绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，兼有MOSFET（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金属-氧化物半导体场效应晶体管）的高输入阻抗和GTR（Giant Transistor，电力晶体管）的低导通压降两方面的优点。IGBT在使用时通常需要搭配FRD（Fast Recovery Diode，快恢复二极管），用以在IGBT关断时续流。

现有FRD芯片通常与IGBT进行反向并联，组成一个双向开关，并采用单管封装或者模块封装的形式进行使用。在实际应用工况下，为了发挥整个IGBT-FRD系统的性能优势，通常需要FRD具有快速的反向恢复能力和较小的反向峰值电流，以降低IGBT开启过程中的过冲电流，即降低IGBT开启损耗。同时，还要求FRD的反向恢复过程中的电流和电压波形足够平滑，以缓解IGBT开启过程中的电磁干扰(EMI)问题和降低寄生开通风险。另外，在IGBT关断过程中，系统电流由IGBT转移至FRD，FRD从阻断状态过度至导通状态，此过程对FRD的抗浪涌能力较高，尤其在系统电流较大的情况下。再则，现有功率器件工作的温度越来越高，高温下的FRD漏电问题也日益成为需要克服的难点。

现今主流厂商为使FRD具有良好的反向恢复能力，通常采用的技术分为两类：一种是通过一定的手段，直接降低阳极的空穴注入效率，但此类技术最大的缺点在于器件的抗浪涌能力会极大降低；另一种技术类型为轴向寿命控制，即通过一定的手段，在FRD芯片的PN结附近引入一定数量的缺陷，以加快器件阳极附近的载流子复合，此类技术的最大缺点在于，在高温反偏条件下，PN结附近存在较大的电场强度，与PN结附近的缺陷相互作用，从而使得器件的高温漏电快速增加，无法稳定，甚至发生热击穿。

发明内容

为了克服现有技术中FRD在快速恢复能力与电流电压波形平滑度，抗浪涌能力和高温漏电稳定性方面难以折中的问题，本发明提出一种快恢复二极管结构及其制造方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种快恢复二极管结构，包括：N^-型基区、浅P型阳极区、P型重掺杂区、N型重掺杂区、沟槽区、N型场截止层、N⁺型阴极区、正面金属层、背面金属层；

所述N^-型基区的上方设有两个沟槽区，所述沟槽区包括多晶层和氧化物层，多晶层位于氧化物层内部；在两个沟槽区的中间设有浅P型阳极区，在浅P型阳极区的上方设有P型重掺杂区和N型重掺杂区，其中N型重掺杂区位于P型重掺杂区的两侧；两个沟槽区相互远离的两侧设有深P型阳极区，所述深P型阳极区的上方均设有P型重掺杂区；在P型重掺杂区、N型重掺杂区、多晶层的上方设有正面金属层；