復(fù)合快恢復(fù)二極管的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種復(fù)合快恢復(fù)二極管，包括依次相連接的金屬陰極層、N+襯底層、N-型外延層以及場(chǎng)氧化層和金屬陽極層，場(chǎng)氧化層上具有有源區(qū)窗口，N-型外延層位于有源區(qū)窗口處間隔設(shè)有三個(gè)以上的P型區(qū)及與各P型區(qū)連接的肖特基區(qū)，且N-型外延層內(nèi)還具在各P型區(qū)下部的電荷積累區(qū)，金屬陽極層穿過有源區(qū)窗口與P型區(qū)和肖特基區(qū)連接。本實(shí)用新型的復(fù)合快恢復(fù)二極管具有正向壓降一致性好、雪崩耐量能力高、恢復(fù)特性好的特點(diǎn)。
【專利說明】復(fù)合快恢復(fù)二極管
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種復(fù)合快恢復(fù)二極管，屬于快恢復(fù)二極管【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]目前制作具有軟恢復(fù)特性的快恢復(fù)二極管，其有源區(qū)一般為整體肖特基結(jié)構(gòu)或PIN結(jié)構(gòu)。
[0003]單純肖特基二極管由于是多子器件具有通態(tài)壓降小且一致性好，反向恢復(fù)時(shí)間trr很快的優(yōu)點(diǎn)，但也存在著擊穿電壓低(最高能到300V)，高溫漏電流大，雪崩耐量UIS能力差，抗靜電放電ESD能力弱等缺點(diǎn)。
[0004]而PIN二極管具有通態(tài)壓降小，擊穿電壓高，雪崩耐量UIS能力好，抗靜電放電ESD能力強(qiáng)，高溫漏電小的優(yōu)點(diǎn)。但由于該器件為雙極器件，反向恢復(fù)時(shí)間長，大部分采用重金屬摻雜技術(shù)控制少子壽命，造成其通態(tài)壓降一致性差，均流特性不好，并聯(lián)使用時(shí)需要分檔，失效率偏高。
[0005]再則，目前的PIN 二極管無N型的電荷積累區(qū)的結(jié)構(gòu)，PIN結(jié)二極管反向恢復(fù)過程中，載流子快速從基區(qū)抽出，在N-N+結(jié)形成的第二雪崩電場(chǎng)極易被提高，造成UIS能力下降，造成器件可靠性下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實(shí)用新型的目的是提供一種正向壓降一致性好、雪崩耐量能力高、恢復(fù)特性好的復(fù)合快恢復(fù)二極管。
[0007]本實(shí)用新型為達(dá)到上述目的的技術(shù)方案是:一種復(fù)合快恢復(fù)二極管，其特征在于:包括依次相連接的金屬陰極層、N+襯底層、N—型外延層以及場(chǎng)氧化層和金屬陽極層，場(chǎng)氧化層上具有有源區(qū)窗口，N_型外延層位于有源區(qū)窗口處間隔設(shè)有三個(gè)以上的P型區(qū)及與各P型區(qū)連接的肖特基區(qū)，且N_型外延層內(nèi)還具在各P型區(qū)下部的電荷積累區(qū)，金屬陽極層穿過有源區(qū)窗口與P型區(qū)和肖特基區(qū)連接。
[0008]本實(shí)用新型采用上述技術(shù)方案后具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0009]1、本實(shí)用新型的復(fù)合快恢復(fù)二極管將PIN結(jié)構(gòu)與肖特基結(jié)構(gòu)有機(jī)的結(jié)合在一起，由于肖特基區(qū)為多子器件，無少子注入，不需要少子壽命控制技術(shù)，使二極管的正向壓降一致性大大提高。在大電流下，由于PIN中P區(qū)對(duì)基區(qū)的電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)，器件的通態(tài)壓降降低，反向截止時(shí)，PIN結(jié)構(gòu)形成更寬的耗盡區(qū)，將肖特基區(qū)屏蔽，使擊穿電壓大大高于單純肖特基二極管，而漏電流遠(yuǎn)低于單純肖特基二極管，通態(tài)壓降介于肖特基和PIN 二極管之間，且一致性非常好，能繼承了肖特基和PIN 二極管的雙重優(yōu)點(diǎn)，克服了各自的缺點(diǎn)，可以獲得很好的電學(xué)特性和可靠性。
[0010]2、本實(shí)用新型的復(fù)合快恢復(fù)二極管采用電荷積累區(qū)，使得器件在反向恢復(fù)時(shí)，NN+結(jié)形成的第二雪崩電場(chǎng)被拉低，使得器件的雪崩耐量UIS提高，可以提高器件原來的UIS能力的2?IO倍，抗靜電放電ESD能力強(qiáng)，同時(shí)由于電中性原理，電荷積累區(qū)會(huì)吸引空穴電荷到漂移區(qū)，進(jìn)一步降低通態(tài)壓降。
[0011]3、本實(shí)用新型采用電荷積累區(qū)，在大電流情況下從P區(qū)注入的部分少子被電荷積累區(qū)吸收，降低其向漂移區(qū)注入的空穴電荷量，降低了恢復(fù)時(shí)間；在快恢復(fù)時(shí)，電荷積累區(qū)將這部分吸收的少子提供軟恢復(fù)的拖尾電流，保持了軟恢復(fù)特性。
[0012]4、本實(shí)用新型在N—型外延層內(nèi)增加N型的電荷積累區(qū)，可以進(jìn)一步提升雪崩耐量UIS能力，吸引空穴電荷到漂移區(qū)，降低導(dǎo)通壓降，進(jìn)一步提高器件的可靠性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0014]圖1是本實(shí)用新型復(fù)合快恢復(fù)二極管的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]其中:1_場(chǎng)氧化層，2-有源區(qū)窗口，3-P型區(qū)，4-肖特基區(qū)，5-電荷積累區(qū)，6-金屬陽極層，7_N_型外延層，8-N+襯底層，9-金屬陰極層。
【具體實(shí)施方式】
[0016]見圖1所示，本實(shí)用新型的復(fù)合快恢復(fù)二極管，包括依次相連接的金屬陰極層9、N+襯底層8、N_型外延層7以及場(chǎng)氧化層I和金屬陽極層6，場(chǎng)氧化層I上具有有源區(qū)窗口 2，該T型外延層7的厚度在5?80 μ m，最好N—型外延層7的厚度在10?60 μ，如該N—型外延層7的厚度在20 μ m、30 μ m或40 μ m等，而N—型外延層7位于有源區(qū)窗口 2處間隔設(shè)有三個(gè)以上的P型區(qū)3及與各P型區(qū)3連接的肖特基區(qū)4，本用新型P型區(qū)3的深度控制在2?7 μ m，如該深度控制在5 μ m。見圖1所示，本實(shí)用新型N_型外延層7內(nèi)還具在各P型區(qū)3下部的電荷積累區(qū)5，P型區(qū)與電荷積累層區(qū)之間的距離在O?400 A，最好P型區(qū)與電荷積累層區(qū)之間的距離控制在100?300 A,如距離控制在200±50 A，金屬陽極層6穿過有源區(qū)窗口 2與P型區(qū)3和肖特基區(qū)4連接。
[0017]用本實(shí)用新型的復(fù)合快恢復(fù)二極管與肖特基及PIN二極管的主要性能對(duì)比見下表I所示，
[0018]表I
[0019]
【權(quán)利要求】
1.一種復(fù)合快恢復(fù)二極管，其特征在于:包括依次相連接的金屬陰極層(9)、N+襯底層(8)4_型外延層(7)以及場(chǎng)氧化層和金屬陽極層(6)，場(chǎng)氧化層上具有有源區(qū)窗口(2)，『型外延層(7)位于有源區(qū)窗口(2)處間隔設(shè)有三個(gè)以上的P型區(qū)(3)及與各P型區(qū)(3)連接的肖特基區(qū)(4)，且N—型外延層(7)內(nèi)還具在各P型區(qū)(3)下部的電荷積累區(qū)(5)，金屬陽極層(6)穿過有源區(qū)窗口(2)與P型區(qū)(3)和肖特基區(qū)(4)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合快恢復(fù)二極管，其特征在于:所述的P型區(qū)與電荷積累層區(qū)之間的距離在O~400 4.
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的復(fù)合快恢復(fù)二極管，其特征在于:所述的P型區(qū)與電荷積累層區(qū)之間的距離在100~300 A0
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合快恢復(fù)二極管，其特征在于:所述N—型外延層(7)的厚度在5~80 μ m。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的復(fù)合快恢復(fù)二極管，其特征在于:所述N—型外延層(7)的厚度在10~60 μ m。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合快恢復(fù)二極管，其特征在于:所述P型區(qū)(3)的深度控制在2~7 μ m0
【文檔編號(hào)】H01L29/06GK203607418SQ201320821263
【公開日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2013年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月12日
【發(fā)明者】林茂, 張景超, 戚麗娜, 劉利峰, 趙善麒, 王曉寶 申請(qǐng)人:江蘇宏微科技股份有限公司