[发明专利]一种快恢复二极管

说明书

本发明公开了一种快恢复二极管，包括N型掺杂漂移区、重掺杂N型衬底区域以及位于N型掺杂漂移区与重掺杂N型衬底区域之间的N型掺杂缓冲层。N型掺杂缓冲层包括低掺杂电场缓冲层、电场终止层和反向恢复载流子存储层，低掺杂电场缓冲层与N型掺杂漂移区接触且低掺杂电场缓冲层的厚度较厚，低掺杂电场缓冲层的掺杂浓度高于N型掺杂漂移区的掺杂浓度；电场终止层位于低掺杂电场缓冲层和反向恢复载流子存储层之间，电场终止层的掺杂浓度高厚度薄，其掺杂浓度高于低掺杂电场缓冲层和反向恢复载流子存储层；反向恢复载流子存储层与所述重掺杂N型衬底区域接触，其浓度较低。本发明的快恢复二极管，可以降低器件在反向恢复时的过冲电压和软度影响。

技术领域

本发明属于半导体产品技术领域，具体地说，本发明涉及一种快恢复二极管。

背景技术

开关器件在工作时需要与一个快恢复二极管(FRD，fast recovery diode)并联，快恢复二极管与负载形成环路，主要用在开关器件关断时给负载续流。随着功率半导体器件研发和制造技术的快速发展，电路中主开关器件的性能得到不断提升，这时就要求与之配套使用的FRD必须具有更佳的综合性能和更短的反向恢复时间。

FS-FRD是目前商业应用中最常见的FRD结构，其结构如图5所示，与常规FRD相比，FS-FRD在轻掺杂的N-漂移区与重掺杂的N+衬底接触区之间引入电场截止层，FS-FRD具有更薄的N-厚度以及更薄的器件有效厚度，降低应用损耗，提高器件综合性能，降低了器件成本。

常规FS-FRD使用重掺杂N型衬底通过两次外延形成，第一次外延生长N型场终止层，第二次外延低掺杂的N型漂移区。FS-FRD的N型杂质掺杂浓度分布以及反向耐压时的电场分布如图7所示，FS-FRD的掺杂从阳极到阴极依次是第一区域P型掺杂，第二区域N型轻掺杂，第三区域N型掺杂，和第四区域N型重掺杂，与常规FRD相比多引入了一个掺杂区域，多引入的第三区域N型掺杂浓度高于第二区域低于第四区域；FS-FRD的电场分布类似梯形分布，常规FRD的电场是三角形，因此FS-FRD仅需要更薄的厚度就能达到与常规FRD一致的耐压能力。

为了能够得到较好的电场截止效果，FS-FRD中的FS层的掺杂浓度一般比较高，将会高于1e15cm^-3，二极管正向导通时，大量少数载流子存储在器件的第二区域，由于第三区域的场终止层掺杂浓度比较高，少数载流子在第三区域的复合效应比较强，因此在第三区域存储的少数载流子浓度偏低。在二极管处于反向恢复状态时，二极管的电压从正向变成反向，电场在器件内形成耗尽层，并随着反向电压的增大，耗尽层迅速达到场截止层，并将储存在器件内的少数载流子快速扫除。由于场截止层的少数载流子浓度比较低，因此在器件处于反向恢复状态时容易发生电流的崩溃，器件容易发生震荡，参数上体现为器件的软度小。小的软度以及反向恢复时发生的震荡将会限制二极管组成的开关电路中的开关速度，影响其适用频率范围。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提供一种快恢复二极管，目的是降低器件在反向恢复时的过冲电压和软度影响。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种快恢复二极管，包括N型掺杂漂移区、重掺杂N型衬底区域以及位于N型掺杂漂移区与重掺杂N型衬底区域之间的N型掺杂缓冲层，所述N型掺杂缓冲层包括低掺杂电场缓冲层、电场终止层和反向恢复载流子存储层，低掺杂电场缓冲层与所述N型掺杂漂移区接触且低掺杂电场缓冲层的厚度较厚；电场终止层位于低掺杂电场缓冲层和反向恢复载流子存储层之间，电场终止层的掺杂浓度高厚度薄；反向恢复载流子存储层与所述重掺杂N型衬底区域接触，其浓度较低。

所述的低掺杂电场缓冲层的掺杂浓度高于所述的N型掺杂漂移区的掺杂浓度。

所述电场终止层的掺杂浓度高于所述的低掺杂电场缓冲层和所述的反向恢复载流子存储层。

所述电场终止层的厚度≤10um。