[发明专利]一种快恢复二极管及其制备方法

说明书

本发明属于功率半导体器件技术领域，具体涉及一种快恢复二极管，其从上至下依次包括阳极金属、N型漂移区、N型衬底和阴极金属；还包括P型轻掺杂区、P型重掺杂区、沟槽和SiO₂介质层；沟槽内填充掺杂多晶硅，掺杂多晶硅从上至下依次包括第一N型掺杂多晶硅、第二N型掺杂多晶硅和P型掺杂多晶硅；第一N型掺杂多晶硅与阳极金属形成肖特基接触；第一N型掺杂多晶硅的深度大于P型重掺杂区的深度；SiO₂介质层沿沟槽外壁包围掺杂多晶硅并设有断口，断口位于第二N型掺杂多晶硅远离P型轻掺杂区的一侧。本发明通过在沟槽内填充掺杂多晶硅形成肖特基区域，SiO₂介质层设有断口，使快恢复二极管具有更低的反向恢复损耗和更优的软度。

技术领域

本发明属于功率半导体器件技术领域，具体涉及一种快恢复二极管及其制备方法。

背景技术

功率半导体器件广泛应用于电力电子领域，比如工业焊机、变频、光伏等，其中，快恢复二极管发挥着重要的续流作用。一般这种二极管采用传统的平面结构，工艺制造先后形成P型轻掺杂区域和P型重掺杂区域，并结合Pt（铂）掺杂或电子辐照的方式控制少子寿命，从而实现预期的导通压降及反向恢复损耗；但该结构的快恢复二极管软度低，二极管易受过高电压而损害。

发明内容

本发明针对快恢复二极管软度低的问题，提供一种快恢复二极管及其制备方法。

根据本发明的第一方面，提供一种快恢复二极管，其从上至下依次包括阳极金属、N型漂移区、N型衬底和阴极金属；还包括P型轻掺杂区、P型重掺杂区、沟槽和SiO₂介质层；

所述P型轻掺杂区的顶部与阳极金属连接，所述P型重掺杂区的顶部与阳极金属连接；

所述沟槽位于P型轻掺杂区与P型重掺杂区之间；沟槽内填充掺杂多晶硅，所述掺杂多晶硅从上至下依次包括第一N型掺杂多晶硅、第二N型掺杂多晶硅和P型掺杂多晶硅；第一N型掺杂多晶硅与阳极金属形成肖特基接触；第一N型掺杂多晶硅的深度大于P型重掺杂区的深度；

所述SiO₂介质层沿沟槽外壁包围所述掺杂多晶硅；SiO₂介质层设有断口，所述断口位于第二N型掺杂多晶硅远离P型轻掺杂区的一侧。

进一步的，第一N型掺杂多晶硅的掺杂浓度小于第二N型掺杂多晶硅的掺杂浓度。

进一步的，P型轻掺杂区的掺杂浓度小于P型重掺杂区的掺杂浓度。

进一步的，P型轻掺杂区的深度大于P型重掺杂区的深度；沟槽的深度大于P型轻掺杂区的深度。

进一步的，还包括P型掺杂区，P型掺杂区设置于P型重掺杂区下方，并与沟槽底部连接；沟槽与P型掺杂区配合，形成相对于P型重掺杂区的半包围结构。

进一步的，所述P型轻掺杂区为两个，两个所述P型轻掺杂区分别位于P型重掺杂区的两侧；P型重掺杂区两侧分别设有沟槽，两个沟槽的底部分别设有P型掺杂区，两个P型掺杂区配合形成电流通道；P型重掺杂区的载流子与掺杂多晶硅内的载流子经所述电流通道流向N型漂移区。

根据本发明的第二方面，提供一种快恢复二极管的制备方法，包括以下步骤：

S1、制备N型衬底，在N型衬底上外延生长N型漂移区；

S2、在N型漂移区上方刻蚀，形成沟槽，在沟槽外壁生长SiO₂介质层；

S3、在沟槽内依次淀积P型掺杂多晶硅、第二N型掺杂多晶硅和第一N型掺杂多晶硅；

S4、对第二N型掺杂多晶硅一侧的SiO₂介质层进行刻蚀，形成SiO₂介质层的断口；