[发明专利]快恢复二极管及其制造方法

说明书

本发明涉及一种快恢复二极管的制造方法，包括如下步骤：提供N型低掺杂衬底；在所述N型低掺杂衬底的第一表面形成功能区和终端分压环区；在所述N型低掺杂衬底的第二表面进行深注入，形成位于N型低掺杂衬底内的N型掺杂层；在所述N型低掺杂衬底的第二表面进行注入，形成位于N型低掺杂衬底第二表面的N型高掺杂层。上述快恢复二极管的制造方法，通过在N型低掺杂衬底第二表面深注入形成N型掺杂层，提高了阻断电压，衬底厚度减小，使得到的快恢复二极管的正向压降降低。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种快恢复二极管及其制造方法。

背景技术

快恢复二极管(Fast Recovery Diode，FRD)是电力电子设备中应用的一种功率半导体器件，其具有开关性能好、反向恢复时间短、正向电流大等优点。在电力电子电路中常常与三端功率开关器件(例如IGBT，Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)并联使用，作为高频、大电流的续流二极管或整流管。

对与主功率开关器件并联起箝位或缓冲作用的功率快恢复二极管，要求其在具有超快、超软恢复特性的同时，又要具有尽量低的正向导通损耗，以减少芯片的自身发热量实现节能，也能有效提高芯片的高温工作特性。

为了减少恢复时间，即将正向工作时存储的大量少数载流子在反向关断中完全抽取或者复合掉，传统一般采用氢离子辐照或者重金属扩散作为复合中心。但是辐照会引起正向压降增加，导致正向导通损耗增大；而采用重金属离子的引入方式，则会引起器件反向漏电的恶化，导致器件不耐压。同时，采用掺杂金、铂的工艺难度也较大，产品合格率低。

另外，也有一些快恢复二极管在阴极区采用磷离子或砷离子高浓度注入并扩散形成厚度为15～50微米的N型缓冲掺杂区和薄一些的3～10微米的阴极N型增强掺杂区，通过引入N型缓冲层降低阴极区的浓度，减少正向导通时的电子注入来减少反向恢复时间。

但这种器件在高温下N型杂质散射起主要作用，电子迁移率随温度的增加而增加，导通电压V_F随温度增加而减小，呈现负温度特性，这意味着在器件并联使用时灌入二极管的电流增加，致使发热量增加最终可能引起器件的烧毁。

发明内容

基于此，有必要提供一种具有较低的正向导通压降的快恢复二极管的制造方法。

一种快恢复二极管的制造方法，包括如下步骤：

提供N型低掺杂衬底；

在所述N型低掺杂衬底的第一表面形成功能区和终端分压环区；

在所述N型低掺杂衬底的第二表面进行深注入，形成位于N型低掺杂衬底内的N型掺杂层；

在所述N型低掺杂衬底的第二表面进行注入，形成位于N型低掺杂衬底第二表面的N型高掺杂层；

所述N型低掺杂衬底、N型掺杂层和N型高掺杂层的掺杂浓度依次增大。

在其中一个实施例中，所述N型低掺杂衬底为单晶硅衬底。

在其中一个实施例中，所述在所述N型低掺杂衬底的第一表面形成功能区和终端分压环区的步骤包括：

在所述N型低掺杂衬底的第一表面形成氧化层；

对所述氧化层进行光刻和腐蚀，形成功能区和终端分压环区的窗口；

根据所述窗口进行P型离子的注入、并进行热处理；

去除所述氧化层。

在其中一个实施例中，所述氧化层的厚度为1～2微米；所述功能区和终端分压环区的离子注入深度为3～5微米；P型离子的掺杂浓度为1×10¹⁵cm^-3～1×10¹⁷cm^-3。