[发明专利]一种快恢复二极管及其制作方法

说明书

本发明涉及半导体技术领域，具体公开了一种快恢复二极管，其中，包括：N型衬底材料层，N型外延层和第一掺杂浓度的P型材料层，第一掺杂浓度的P型材料层的表面包括多个第二掺杂浓度的P型材料区，N型衬底材料层背离N型外延层的表面形成第一金属层，第一掺杂浓度的P型材料层背离N型外延层的表面形成第二金属层，第一掺杂浓度的P型材料层的掺杂浓度小于第二掺杂浓度的P型材料区的掺杂浓度，且N型外延层靠近第一掺杂浓度的P型材料层的掺杂浓度大于N型外延层靠近N型衬底材料层的掺杂浓度。本发明还公开了一种快恢复二极管的制作方法。本发明提供的快恢复二极管能够提升可靠性。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种快恢复二极管及快恢复二极管的制作方法。

背景技术

随着电力电子技术的发展，各种变频电路和斩波电路中新型电力电子器件的应用，对与之并联、起箝位或缓冲作用的快速二极管提出了更高的要求，以减小二极管反向恢复电荷在功率开关器件中产主的功耗，减小反向恢复起的附加在功率开关器件上的高感应电压，提高功率开关器件的使用寿命及可靠性。为此，该二极管必须具有短的反向恢复时间trr，较小的反向恢复电流IRM和较软的恢复特性。

在高压电流电路中，传统PIN二极管具有较好的反向耐压性能，且在高通态电流密度下的正向压降很低，呈现低阻状态。然而，由于少子寿命较长，二极管的开关速度相应较低，尤其是反向恢复特性差，越来越不能满足功率开关器件的发展和要求，因而开发高频高压快速软恢复大功率二极管具有一定的现实意义。

目前快恢复二极管制造基本还都是普通的PIN结构，如图1所示，制造技术也多以重金属Au/Pt掺杂，电子辐照等少子寿命控制技术为主，而这些技术都存在一些不可避免的缺陷，如电子辐照高温反偏漏电大，软度差反向恢复产生高感应电压，影响电路可靠性，重金属Pt掺杂高温性能衰退，负温度系数不适用于并联电路等。

发明内容

本发明提供了一种快恢复二极管及快恢复二极管的制作方法，解决相关技术中存在的快恢复二极管可靠性差的问题。

作为本发明的第一个方面，提供一种快恢复二极管，其中，包括：N型衬底材料层，依次设置在所述N型衬底材料层上的N型外延层和第一掺杂浓度的P型材料层，所述第一掺杂浓度的P型材料层的表面包括多个第二掺杂浓度的P型材料区，所述N型衬底材料层背离所述N型外延层的表面形成第一金属层，所述第一掺杂浓度的P型材料层背离所述N型外延层的表面形成第二金属层，

所述第一掺杂浓度的P型材料层的掺杂浓度小于所述第二掺杂浓度的P型材料区的掺杂浓度，所述N型外延层靠近所述N型衬底材料层的掺杂浓度小于所述N型衬底材料层的掺杂浓度，且所述N型外延层靠近所述第一掺杂浓度的P型材料层的掺杂浓度大于所述N型外延层靠近所述N型衬底材料层的掺杂浓度。

进一步地，所述N型外延层包括依次设置在所述N型衬底材料层上的第一掺杂浓度的N型外延层、N型漂移区和第二掺杂浓度的N型外延层，所述第一掺杂浓度的N型外延层的掺杂浓度小于所述N型衬底材料层的掺杂浓度，且大于所述N型漂移区的掺杂浓度，所述N型漂移区的掺杂浓度小于所述第二掺杂浓度的N型外延层的掺杂浓度。

进一步地，所述第一掺杂浓度的P型材料层的表面包括多个均匀分布的第二掺杂浓度的P型材料区，每个第二掺杂浓度的P型材料区的深度均远小于所述第一掺杂浓度的P型材料层的深度。

进一步地，所述第一金属层和第二金属层的制作材料均包括铝。

作为本发明的另一个方面，提供一种快恢复二极管的制作方法，用于制作前文所述的快恢复二极管，其中，所述制作方法包括：

提供N型衬底材料层；

在所述N型衬底材料层上形成N型外延层，所述N型外延层靠近所述N型衬底材料层的掺杂浓度小于所述N型衬底材料层的掺杂浓度；

在所述N型外延层上注入第一剂量的硼离子形成第一掺杂浓度的P型材料层；