[发明专利]功率集成二极管及其制造方法

说明书

本发明公开了一种功率集成二极管及其制造方法，包括高压慢恢复二极管、多晶硅二极管和多晶硅电阻，该发明中：功率集成二极管中的阻尼电阻Rdamp能使震荡进行衰减，改善了EMI性能；并联二极管Dclp_2能提升电路效率，且对Mosfet上的尖峰脉冲进行更好嵌位；各P型区均由P‑区和P+区组成以及外延层采用双层外延，使器件反向恢复时间trr进一步增大；终端区P型场限环与有源区P型区同时制造减小了光刻次数，节省了制造成本；中低压多晶硅二极管的P型区与高压慢恢复二极管的P区同时制造，且该多晶硅二极管的P型注入利用场氧进行注入阻挡，不需要单独的光刻，减少工艺步骤，节省制造成本。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，具体涉及一种功率集成二极管及其制造方法。

背景技术

反激式(Flyback)变换器又称单端反激式转换器。因其输出端在原边绕组断开电源时获得能量故而得名。反激式变换器以其电路结构简单，成本低廉而深受广大开发工程师的喜爱。反激式变压器适合小功率电源以及各种电源适配器

常规的反激式变换器电路如图1所示，该电路的缺点是：由于元件寄生参数的影响，会在开关管的漏极产生振铃和过冲，导致VDMOS管的压力增大，损耗增加。VDMOS管截止时MOS漏源电压VDS波形如图2所示。其中的振铃是MOS关断时漏感Lleak、Rclp和Clump组成的振荡电路引起的。传统的抑制振铃的方法是：在图1中的Cclp支路上串联一个阻尼电阻Rdamp，或者在图1中的Dclp的阳极处串联一个阻尼电阻Rdamp。这两种方法中Rdamp都能有效地抑制振铃，但都会显著增加MOS管截止瞬间(t0时刻)的VDS冲电压VOS。在钳位二极管Dclp截止时(t1时刻)，寄生元件如漏电感Lleak、合电容Clump会产生振铃，EMI噪声特性变差。振铃幅度过大，还会使MOS管的体二极管导通，造成损耗。因此，要设法抑制振铃，而上述两种增加Rdamp阻尼电阻的方法虽然能抑制振铃，但都存在着显著增加MOS管截止瞬间(t0时刻)的VDS冲电压VOS的问题。

综上所述，设计了一种功率集成二极管来抑制振铃，同时又不增加MOS管截止瞬间(t0时刻)的VDS冲电压VOS。

发明内容

本发明为了克服上述的不足，提供一种既可以抑制振铃，又不增加MOS管截止瞬间的冲电压的功率集成二极管及其制造方法。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种功率集成二极管，包括高压慢恢复二极管、多晶硅二极管和多晶硅电阻，多晶硅二极管的阳极金属作为功率集成二极管的阳极，高压慢恢复二极管的阴极作为功率集成二极管的阴极；

在衬底上形成有N型衬底，N型衬底中依次设有第一外延层和第二外延层，在第二外延层中设有P型区，P型区包括高压慢恢复二极管的P型源区和高压慢恢复二极管的P型场限环，高压慢恢复二极管的阳极金属通过内部金属连线分别与多晶硅二极管的阴极金属和多晶硅电阻的一端连接，多晶硅二极管的阳极金属和多晶硅电阻的另一端通过阳极金属连线与功率集成二极管的阳极金属压焊区连接。

作为优选，所述P型区中设有沟槽，多晶硅二极管位于沟槽中，沟槽的耐压范围为50～200V，沟槽中设有氧化层，多晶硅二极管的多晶硅为N型材质。

作为优选，各P型区均由P-区和P+区组成。

作为优选，第一外延层的电阻率大于第二外延层的电阻率，第一外延层的厚度大于第二外延层的厚度。

作为优选，多晶硅电阻的电阻范围为50～200Ω。

一种如上所述的功率集成二极管的制造方法，包括以下步骤：

A、淀积硬掩膜，硬掩膜的厚度为1～3um，

B、Trench光刻，刻蚀硬掩膜，沟槽刻蚀，沟槽刻蚀的深度为2～10um，