一种雪崩耐量可调的续流二极管及其制备方法与流程

本发明涉及半导体器件，尤其涉及一种雪崩耐量可调的续流二极管及其制备方法。

背景技术：

1、自二十世纪中期诞生以来，电力电子技术经过半个多世纪的发展，如今已在工业和生活中的各个领域得到广泛应用。电力电子技术被广泛应用在电能的转化之中，而整个系统的能耗、效率、可靠性和成本则主要依赖于系统之中功率半导体器件的性能，因此功率半导体器件被誉为电力电子技术的基石。逆变模块是电力电子技术中的重要系统模块之一，主要包括逆变器及其保护控制电路。逆变器是指将直流转换成交流的换流器，保护电路是指防止电流冲击、电压冲击等保护电路正常不受影响的附加电路。低功率的逆变模块广泛适用于缝纫机、dvd、vcd、录像机、按摩器、风扇、照明等，而高功率的逆变系统在空调、电动砂轮、电动工具、电动汽车充电桩、光伏发电并网、太阳能发电并网等领域中发挥重要作用。

2、逆变模块中主要的功率器件除以igbt、igct等为主的大功率开关器件外，还包括与上述开关器件并联的续流二极管器件。电压源逆变器的交流终端必定要驱动感性负载，所以为了避免电压尖峰，当器件关断电流时，需要续流二极管作为续流通道。通过续流二极管的并联，主开关器件的充电时间得以减少，主开关器件因负载电流瞬间变向而感应产生的峰值电压亦得到降低。

3、续流二极管在反向工作时若发生雪崩击穿，必然直接导致逆变电路上下桥同时开通，即电源正负极相连，这会发生极其严重的后果，因此为了匹配不同的电路，可调雪崩耐量续流二极管的具有更强的应用适应性。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种雪崩耐量可调的续流二极管。

2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种雪崩耐量可调的续流二极管，所述续流二极管包括表面金属、sio2初氧层、p型分压环、发射极p区、p型eas可调结构、n-型衬底以及底部金属，所述sio2初氧层位于所述n-型衬底的上方，所述sio2初氧层、p型分压环、发射极p区和p型eas可调结构均位于所述n-型衬底的上表面上，且所述发射极p区、p型eas可调结构和p型分压环被sio2初氧层分割，三者从中心向外依次为发射极p区、p型eas可调结构、p型分压环，所述表面金属位于所述sio2氧化层、p型分压环、发射极p区及p型eas可调结构的上方，所述n-型衬底的下表面设置有底部金属。

4、作为一种具体的实施方式，所述表面金属和底部金属的厚度均在1-10μm之间。

5、作为一种具体的实施方式，所述n-型衬底的掺杂浓度在1e13-1e15cm-3之间，厚度在60-150μm之间。

6、作为一种具体的实施方式，所述p型分压环的掺杂浓度在1e14-1e19cm-3之间，厚度在5-20μm之间。

7、作为一种具体的实施方式，所述发射极p区的掺杂浓度在1e12-1e14cm-3之间，厚度在2-5μm之间。

8、作为一种具体的实施方式，所述p型eas可调结构掺杂浓度在1e12-1e19cm-3之间，厚度在5-20μm之间。

9、本发明的另一个目的是提供上述雪崩耐量可调的续流二极管的制备方法，包括以下步骤：

10、1)在n-型衬底的上表面生长一层sio2初氧层；

11、2)在sio2初氧层上通过光刻、曝光、显影及腐蚀出p型分压环窗口、发射极p区窗口及p型eas可调结构窗口；

12、3)在p型分压环窗口、发射极p区窗口、p型eas可调结构窗口内通过硼注入、高温退火的方式实现相应的掺杂浓度以及深度，得到p型分压环、发射极p区及p型eas可调结构；

13、4)在发射极p区、p型分压环、p型eas可调结构、sio2初氧层的上表面通过沉积铝合金，并通过光刻腐蚀制备表面金属；

14、5)在n-型衬底的下表面采用金属蒸发工艺，淀积钛镍银合金，形成底部金属即可。

15、作为一种具体的实施方式，步骤3)中，所述p型eas可调结构的注入采用硼源，注入剂量为1e11-1e16之间，能量为50-100kev，注入的平均深度为0.3-0.5μm。

16、作为一种具体的实施方式，步骤3)中，退火温度控制在1100～1275℃，时间控制在30～600min之间。

17、与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：本发明的雪崩耐量可调的续流二极管，在衬底的上表面设置p型eas可调结构，其掺杂浓度控制在1e12-1e19cm-3之间，厚度在5-20μm之间，可以通过增加eas可调结构的数量调整续流二极管的雪崩耐量，从而进一步满足不同电路的使用需求。

技术特征：

1.一种雪崩耐量可调的续流二极管，其特征在于，所述续流二极管包括表面金属、sio2初氧层、p型分压环、发射极p区、p型eas可调结构、n-型衬底以及底部金属，所述sio2初氧层位于所述n-型衬底的上方，所述sio2初氧层、p型分压环、发射极p区和p型eas可调结构均位于所述n-型衬底的上表面上，且所述发射极p区、p型eas可调结构和p型分压环被sio2初氧层分割，三者从中心向外依次为发射极p区、p型eas可调结构、p型分压环，所述表面金属位于所述sio2氧化层、p型分压环、发射极p区及p型eas可调结构的上方，所述n-型衬底的下表面设置有底部金属。

2.根据权利要求1所述的雪崩耐量可调的续流二极管，其特征在于，所述表面金属和底部金属的厚度均在1-10μm之间。

3.根据权利要求1所述的雪崩耐量可调的续流二极管，其特征在于，所述n-型衬底的掺杂浓度在1e13-1e15cm-3之间，厚度在60-150μm之间。

4.根据权利要求1所述的雪崩耐量可调的续流二极管，其特征在于，所述p型分压环的掺杂浓度在1e14-1e19cm-3之间，厚度在5-20μm之间。

5.根据权利要求1所述的雪崩耐量可调的续流二极管，其特征在于，所述发射极p区的掺杂浓度在1e12-1e14cm-3之间，厚度在2-5μm之间。

6.根据权利要求1所述的雪崩耐量可调的续流二极管，其特征在于，所述p型eas可调结构掺杂浓度在1e12-1e19cm-3之间，厚度在5-20μm之间。

7.一种如权利要求1至6中任一权利要求所述的雪崩耐量可调的续流二极管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的雪崩耐量可调的续流二极管的制备方法，其特征在于，步骤3）中，所述p型eas可调结构的注入采用硼源，注入剂量为1e11-1e16之间，能量为50-100kev，注入的平均深度为0.3-0.5μm。

9.根据权利要求7所述的雪崩耐量可调的续流二极管的制备方法，其特征在于，步骤3）中，退火温度控制在1100~1275℃，时间控制在30~600min之间。

技术总结
本发明公开了一种雪崩耐量可调的续流二极管及其制备方法，所述续流二极管包括表面金属、SiO<subgt;2</subgt;初氧层、P型分压环、发射极P区、P型EAS可调结构、N‑型衬底以及底部金属，所述SiO<subgt;2</subgt;初氧层位于所述N‑型衬底的上方，所述SiO<subgt;2</subgt;初氧层、P型分压环、发射极P区和P型EAS可调结构均位于所述N‑型衬底的上表面上，且所述发射极P区、P型EAS可调结构和P型分压环被SiO<subgt;2</subgt;初氧层分割，三者从中心向外依次为发射极P区、P型EAS可调结构、P型分压环，所述表面金属位于所述SiO<subgt;2</subgt;氧化层、P型分压环、发射极P区及P型EAS可调结构的上方，所述N‑型衬底的下表面设置有底部金属。本发明的续流二级管具有优异的雪崩能力且可根据使用的需求调整雪崩耐量的高低。

技术研发人员：王源政,周炳
受保护的技术使用者：德兴市意发功率半导体有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/6