快速恢复整流器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明一般来说涉及整流器，尤其涉及一种快速恢复整流器。
【背景技术】
[0002]至少部分包含例如快速恢复二极管(Fast Recovery D1de,简称为:FRD)、金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor,简称为:M0SFET)和绝缘栅极双极晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,简称为:IGBT)等二极管结构的电力半导体装置在电力供应电路中用作开关。为了实现快速开关且减小开关损耗，需要电力半导体装置具有较短反向恢复时间(Reverse Recovery Time,简称为:TRR)的开关。在现有技术中，可通过使用低掺杂的N型或P型杂质半导体装置以在电力半导体装置处于前向偏压时减少电子和空穴的供应和聚集来缩短TRR。另一方面，N型和P型杂质的减少导致接触电阻显着提高，且接触电阻的提高影响电力半导体装置的开关性能。此外，高浓度的N型或P型杂质导致开关的TRR延长的这一问题。
[0003]特别是，当施加在整流器上的操作电压的电压电平相对较高时，TRR严重延长，且整流器的性能降低。
【发明内容】
[0004]本发明提供一种快速恢复整流器。
[0005]所述整流器包含N型外延层、多个P型扩散区域和多个N型扩散区域。所述P型扩散区域设置在所述N型外延层中，且所述N型扩散区域分别设置在所述P型扩散区域中。其中，所述P型扩散区域电耦接到所述N型扩散区域。
[0006]在本发明的实施例中，所述整流器还包含覆盖层。所述覆盖层覆盖所述N型外延层、所述P型扩散区域和所述N型扩散区域，且所述N型外延层、所述P型扩散区域和所述N型扩散区域通过所述覆盖层而电耦接以成为所述整流器的阳极。
[0007]在本发明的实施例中，其中所述N型外延层形成所述整流器的阴极。
[0008]在本发明的实施例中，其中所述覆盖层为金属层或金属硅化物层。
[0009]在本发明的实施例中，其中所述相邻P型扩散区域中的两个之间的距离在预定范围之间。
[0010]在本发明的实施例中，所述整流器还包含至少一个P型保护扩散区域。所述第一 P型保护扩散区域设置在所述N型外延层中且围绕所述P型扩散区域，其中所述第一 P型保护扩散区域为浮动的。
[0011]在本发明的实施例中，所述整流器还包含至少一个第二 P型保护扩散区域。所述第二 P型保护扩散区域设置在所述N型外延层中且围绕所述第一 P型保护扩散区域，其中所述第二 P型保护扩散区域电耦接到所述N型扩散区域。
[0012]在本发明的实施例中，所述整流器还包含氧化硅层。所述氧化硅层设置在所述第一 P型保护扩散区域和所述第二 P型保护扩散区域上且覆盖所述第一 P型保护扩散区域和所述第二 P型保护扩散区域。
[0013]在本发明的实施例中，所述整流器还包含N型衬底层。所述N型外延层设置在所述N型衬底层上，且所述N型外延层覆盖所述N型衬底层。
[0014]在本发明的实施例中，其中所述N型外延层、所述P型扩散区域中的每一个和所述对应N型扩散区域形成双极晶体管。
[0015]因此，本发明提供多个N型扩散区域，所述多个N型扩散区域分别设置在所述P型扩散区域中以在所述整流器中形成多个双极晶体管。因此，当整流器处于反向偏压时，整流器的硅中不存在残余空穴电荷。即使整流器正在高操作电压下工作，也可缩短反向恢复时间。
[0016]应理解，以上一般描述和以下详细描述都是示范性的，且希望提供对如所主张的本发明的进一步解释。
【附图说明】
[0017]图1所示为根据本发明的实施例的整流器的结构图；
[0018]图2所示为根据本发明的实施例的整流器100的等效电路图；
[0019]图3A所示为整流器100处于正向偏压时的框图；
[0020]图3B所示为整流器100处于反向偏压时的框图；
[0021]图4所示为根据本发明的实施例的整流器的俯视图；
[0022]图5所示为沿着图4中的截面线A到A’截取的整流器400的横截面图。
[0023]附图标记说明:
[0024]100:整流器；
[0025]110:N型衬底层；
[0026]120:N型外延层；
[0027]130:覆盖层；
[0028]141?143:P型扩散区域；
[0029]151?153:N型扩散区域；
[0030]400:整流器；
[0031]410:N型衬底层；
[0032]420:N型外延层；
[0033]430:覆盖层；
[0034]441?44N:P型扩散区域；
[0035]461:氧化硅层；
[0036]4511?45NM:N型扩散区域；
[0037]Dl?D2:肖特基二极管；
[0038]IF:电流；
[0039]Rl?R3:保护环/P型保护扩散区域；
[0040]TI?T3:双极晶体管。
【具体实施方式】
[0041]现将详细参考本发明的优选实施例，该实施例在附图中得以说明。只要可能，相同参考数字在图式和描述中用以指相同或相似部分。
[0042]参看图1，图1所示为根据本发明的实施例的整流器的结构图。整流器100包含N型衬底层110、N型外延层120、多个P型扩散区域141到143、多个N型扩散区域151到153和覆盖层130。N型外延层120设置在N型衬底层110上，且N型外延层120覆盖N型衬底层110。P型扩散区域141到143设置在N型外延层120中，且N型扩散区域151到153分别设置在P型扩散区域141到143中。
[0043]覆盖层130设置在N型外延层120上，且覆盖层130覆盖N型外延层120、P型扩散区域141到143和N型扩散区域151到153。在此实施例中，P型扩散区域141到143可通过覆盖层130而分别耦接到N型扩散区域151到153，且P型扩散区域141到143可通过覆盖层130而耦接到一起以形成整流器100的阳极。
[0044]覆盖层130可为金属层或金属硅化物层，且覆盖层130可为由金(Au)、钼(Pt)、钨(W)、钥(Mo)、铬(Cr)、镍(Ni)、锡(Ti)或其它金属形成的金属层。此外，覆盖层130可用于形成硅化物，且接着在沉积接触层之前继之以扩散阻障，例如，TiW、TiN或其它层。针对导线结合，接触层可由Al形成，或针对焊接，由银(Ag)或Au形成。
[0045]另一方面，N型外延层120可用于形成整流器100的阴极。也就是说，导线可通过与N型外延层120或N型衬底层110接触而连接到整流器100的阴极。
[0046]整流器100的阴极的电极可设置在N型衬底层110上，且整流器100的阴极的电极接触N型衬底层110。整流器100的阳极的电极可设置在覆盖层130上，且整流器100的阳极的电极接触覆盖层130以电耦接到P型扩散区域141到143和N型扩散区域151到153。
[0047]此外，P型扩散区域141到143中的每一个不相互接触。此外，相邻P型扩散区域141到143中的两个之间的距离在预定范围之间。所述预定范围可由整流器100的设计者设置，且所述预定范围可根据整流器100的操作电压和整流器100的工艺参数来设置。此外，P型扩散区域的数目不受限制，图1中设置在整流器100中的三个P型扩散区域141到143仅为实例。
[0048]参看图2，图2所示为根据本发明的实施例的整流器100的等效电路图。此处请注意，N型