[实用新型]快恢复外延型二极管

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种快恢复外延型二极管，属于半导体器件技术领域。

背景技术

FRED作为新一代新型电力半导体器件，具有高频率、高电压、大电流、低损耗和低电磁干扰等优点，与IGBT一起被国际电力电子行业公认为电力电子技术第三次革命的最具代表性的器件。FRED可以作为PFC二极管，输出整流二极管，嵌位二极管、吸收二极管单独使用，也可以作为续流二极管与IGBT配套使用，FRED单管和模块以及与IGBT组合的模快广泛用于电机调速，如：洗衣机，空调机，电冰箱，电动汽车、城市轨道交通、机车牵引、各种风机、水泵和风力和太阳能发电系统，其节能降耗效果是十分明显。FRED还可用于通讯及数据处理的各种开关电源，电焊机、静电感应加热、显示、核磁共振，照明与交通运输，节能灯及军事和航空，具有广阔的市场前景。

目前，外延型快恢复二极管(FRED)由金属阴极、第一掺杂层、第二掺杂层、氧化层、钝化层以及金属阳极连接构成，是在N型外延硅片作为材料，P型有源区采用离子注入或硼扩散的方法实现，在制作过程中，需要经过氧化、光刻有源区、离子注入、推结、光刻电极孔、金属化、光刻金属、淀积钝化层、光刻钝化层、硅片减薄、背面金属化工艺，在制作过程中，需要多次离子注入、高温推结以及至少四次光刻，不仅操作复杂，制作工序多，工艺流程长，而且生产周期长，造成制造成本高，市场竞争力差。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种快恢复外延型二极管，能缩短了工艺流程，并能提高二极管参数的均匀性、一致性和重复性。

本实用新型为达到上述目的的技术方案是：一种快恢复外延型二极管，其特征在于：包括依次相连接的金属阴极层、N+衬底硅片、N型外延层、P型外延层和P+型外延层，且终端台面上具有台面硅槽，台面硅槽穿过P+型外延层和P型外延层并延伸至N型外延层内，设置在台面硅槽内的玻璃钝化层延伸至P+型外延层顶面，且玻璃钝化层上设有窗口，设置在玻璃钝化层上部的金属阳极层穿过玻璃钝化层上的窗口与P+型外延层连接。

本实用新型利用高浓度的N+型衬底硅片上依次连接有N型外延层、P型外延层以及P+型外延层，因此可通过N型外延层作为漂移区，P型外延层作为有源区，通过P+型外延层来改善金属阳极与硅片的欧姆接触，并阻止PN结反向阻断时空间电荷区向金属阳极的扩展，本实用新型快恢复二极管采用多个外延层，因此在各外延层制作时能精确控制导电类型、杂质浓度和外延层厚度，使本实用新型快恢复外延型二极管参数的均匀性、一致性、重复性都很好，更容易实现快恢复二极管的低正向压降、超快速、软恢复特性等高品质特征。本实用新型终端台面上具有台面硅槽，可通过钝化工艺在硅槽及土硅片表面直接填充玻璃粉经烧结后形成玻璃钝化层，简化工艺，因此采用本实用新型的快恢复外延型二极管结构能取消原来工艺中存在的氧化、多次离子注入、高温推结等工艺，能大大缩短了工艺流程，节约了大量的水、电、气体和化学试剂，减少了环境污染，降低了制作成本。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的实施例做进一步的详细描述。

图1是本实用新型快恢复二极管芯片的结构示意图。

其中：1-金属阴极层，2-N+衬底硅片，3-N型外延层，4-P型外延层，5-台面硅槽，6-玻璃钝化层，7-P+型外延层，8-金属阳极层。

具体实施方式

见图1所示，本实用新型的快恢复外延型二极管，包括依次相连接的金属阴极层1、N+衬底硅片2、N型外延层3、P型外延层4和P+型外延层7，N型外延层3的厚度控制在1～300μm、电阻率在1～150欧姆厘米，该N型外延层3厚度可控制在30～200μm，使该N型外延层作为漂移区。见图1所示，本本实用新型的P型外延层4的厚度控制在1～30μm，杂质浓度控制在10¹³～10¹⁸cm^-3，P型外延层4的厚度控制在5～18μm，该P型外延层4作为有源区。见图1所示，本实用新型的P+型外延层7的厚度控制在0～10μm，杂质浓度控制在10¹⁸～10²²cm^-3，该P+型外延层7的厚度可控制在2～8μm，通过P+型外延层7以改善金属阳极与硅片的欧姆接触，以及阻止PN结反向阻断时空间电荷区向金属阳极的扩展。