一种快恢复二极管的制作方法

文档序号:15018510发布日期:2018-07-25 00:08阅读:318来源:国知局

本实用新型涉及半导体技术领域,尤其涉及一种快恢复二极管。



背景技术:

快恢复二极管因具有反向恢复时间短、高温性能好等特点,被广泛用于各类高频电路中,目前的快恢复二极管,其有源区一般为整体肖特基结构或PIN结构。

由于PIN二极管比肖特基二极管具有更高的击穿电压和更高的ESD能力,更适合用于工业电路的应用,虽然PIN二极管具有通态压降小,击穿电压高,雪崩耐量UIS能力好,抗静电放电ESD能力强以及高温漏电小的优点,但由于该器件为双极器件,反向恢复时间长,大部分采用重金属掺杂技术控制少子寿命,造成其通态压降一致性差,均流特性不好,并联使用时需要分档,失效率偏高。



技术实现要素:

本实用新型的目的在于:提供一种快恢复二极管,解决二极管通态压降一致性差、均流特性差的问题。

本实用新型采用的技术方案如下:

一种快恢复二极管,从下到上依次包括第一金属层、N+型衬底层、N-型外延层、P-型掺杂层、第二金属层,所述P-型掺杂层和第二金属层连接处设置有两个U型沟槽,所述两个U型沟槽内表面设置有介质层,所述两个U型沟槽之间从上到下依次设置有P+型杂质层、P型杂质层、P-型杂质电荷积累层。

本方案中,通过设置电荷积累层,使得器件反向恢复时,PP+结形成的雪崩电场被拉低,使得二极管器件的雪崩耐量UIS提高,同时抗静电放电ESD能力增强,P-型杂质电荷积累层会吸收空穴电荷到P型杂质层,进一步起到降低通态压降的作用,提高二极管器件的稳定性。

通过U型沟槽内部设置的介质层能够使第二金属层与P-型掺杂层良好的接触,进而降低U型沟槽与金属层接触产生的漏电流,同时避免U型沟槽边缘产生电流聚集,因此能够获得一个更均匀的电流分布,进而提高二极管器件的可靠性。

进一步的,所述第一金属层和第二金属层分别设置为二极管的阳极和阴极。

优选的,所述P-型掺杂层内设置有局部寿命控制区。

通过设置局部寿命控制区,能够通过注入氢或氦的方式形成相应的局部寿命控制层,使二极管不需要过多的全局复合中心,降低二极管器件漏电现象,提高器件雪崩耐力,同时可以对器件阳极和阴极进行微调,易于提高器件的动态雪崩能力。

进一步的,所述N+型衬底层和P+型杂质层表面设置有镀镍合金层。能够起到散热的作用,还具粘接固定的作用。

进一步的,所述N+型衬底层比N-型外延层离子浓度至少高一个数量级。

进一步的,所述介质层包括内层氧化物薄膜层和外层碳化物薄膜。

综上所述,由于采用了上述技术方案,本实用新型的有益效果是:

1、本实用新型中,通过设置电荷积累区,使得器件反向恢复时,PP+结形成的雪崩电场被拉低,使得二极管器件的雪崩耐量UIS提高,同时抗静电放电ESD能力强,P-型杂质电荷积累层会吸收空穴电荷到P型杂质层,进一步起到降低通态压降的作用,提高二极管器件的稳定性。

2、本实用新型中,通过U型沟槽内部设置的介质层能够使第二金属层与P-型掺杂层良好的接触,进而降低U型沟槽与金属层接触产生的漏电流,同时避免U型沟槽边缘产生电流聚集,能够在获得一个更均匀的电流分布,进而提高二极管器件的可靠性。

3、本实用新型中,通过设置局部寿命控制区,能够通过注入氢或氦的方式形成相应的局部寿命控制层,使二极管不需要过多的全局复合中心,降低二极管器件漏电现象,提高器件雪崩耐力,同时可以对器件阳极和阴极进行微调,易于提高器件的动态雪崩能力。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图;

图中标记:1-第一金属层,2-N+型衬底层,3-N-型外延层,4-P-型掺杂层,5-第二金属层,6-P+型杂质层,7-P型杂质层,8-P-型杂质电荷积累层,9-局部寿命控制区,10-U型沟槽,11-氧化物薄膜层,12-碳化物薄膜,13-介质层。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型,并不用于限定本实用新型。

实施例1

如图1所示,一种快恢复二极管,从下到上依次包括第一金属层1、N+型衬底层2、N-型外延层3、P-型掺杂层4、第二金属层5,所述P-型掺杂层4和第二金属层5连接处设置有两个U型沟槽10,所述两个U型沟槽10内表面设置有介质层13,所述两个U型沟槽10之间从上到下依次设置有P+型杂质层6、P型杂质层7、P-型杂质电荷积累层8。

本方案中,通过设置电荷积累区8,使得器件反向恢复时,PP+结形成的雪崩电场被拉低,使得二极管器件的雪崩耐量UIS提高,同时抗静电放电ESD能力强,P-型杂质电荷积累层8会吸收空穴电荷到P型杂质层7,进一步起到降低通态压降的作用,提高二极管器件的稳定性。

通过U型沟槽10内部设置的介质层13能够使第二金属层5与P-型掺杂层4良好的接触,进而降低U型沟槽13与第二金属层5接触产生的漏电流,同时避免U型沟槽13边缘产生电流聚集,能够在获得一个更均匀的电流分布,进而提高二极管器件的可靠性。

实施例2

在实施例1的基础上,所述第一金属层1和第二金属层5分别设置为二极管的阳极和阴极。

实施例3

在实施例1的基础上,所述P-型掺杂层4内设置有局部寿命控制区9。

通过设置局部寿命控制区9,能够通过注入氢或氦的方式形成相应的局部寿命控制层,使二极管不需要过多的全局复合中心,降低二极管器件漏电现象,提高器件雪崩耐力,同时可以对器件阳极和阴极进行微调,易于提高器件的动态雪崩能力。

实施例4

在实施例1的基础上,所述N+型衬底层2和P+型杂质层6表面设置有镀镍合金层。能够起到散热的作用,还具粘接固定的作用。

实施例5

在实施例1的基础上,所述N+型衬底层2比N-型外延层3离子浓度至少高一个数量级。

实施例6

在实施例1的基础上,所述介质层13包括内层氧化物薄膜层11和外层碳化物薄膜12。其中,氧化物膜层11可以为氧化硅等,氮化物膜层12可以为氮化硅或磷硅玻璃等。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已,并不用以限制本实用新型,凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。

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