一种快恢复二极管及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种FRD及其制作方法，该FRD包括：衬底，所述衬底具有漂移区；设置在衬底上表面内的主结；设置在衬底上表内的场限环以及截止环，场限环包围所述主结，截止环包围所述场限环；设置在衬底下表面内的阴极区；设置在漂移区内的载流子低寿命薄层；其中，所述漂移区包括主结区以及终端区；主结设置在所述主结区内，所述场限环以及截止环设置在所述终端区内；所述载流子低寿命薄层位于所述场限环以及截止环的下方，且位于所述阴极区的上方。所述FRD通过所述载流子低寿命薄层可以降低主结边缘处的电流密度，便于FRD的反向恢复，防止了主结发生动态雪崩击穿，提高了FRD的安全工作区范围。所述FRD制作方法简单，制作成本低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体器件
，更具体的说，涉及一种快恢复二极管及其制作方法。
技术介绍
绝缘栅双极型晶体管(InsulatedGateBipolarTransistor，简称IGBT)是由双极型三极管(BJT)和绝缘栅型场效应管(MOSFET)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，兼有MOSFET器件的高输入阻抗和电力晶体管(即巨型晶体管，简称GTR)的高速开关特性的优点，因此，IGBT器件被广泛应用到交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。快恢复二极管(FRD，FastRecoveryDiode)可以与绝缘栅双极型晶体管(InsulatedGateBipolarTransistor，简称IGBT)集成在同一芯片上，制成为逆导型绝缘栅双极晶体管(RC-IGBT，ReverseConducting-InsulatedGateBipolarTransistor)。RC-IGBT提高了功率密度，降低了芯片面积、制作成本以及封装成本，同时提高了IGBT的可靠性。参考图1，图1为现有技术中常见的一种FRD的结构示意图，包括：衬底，所述衬底具有漂移区11；设置在所述衬底上表面内的主结12；设置在所述衬底上表面内的场限环13以及截止环14；设置在所述衬底下表面内的阴极区15。其中，所述场限环13包围所述主结12，可根据器件规格设置为多个，多个场限环13间隔分布。所述截止环14包围所述场限环13。所述衬底对应所述主结12的上表面上方设置有金属阳极16，下表面设置有金属阴极17。现有的FRD中，主结边缘的电流密度大于主结中心的电流密度，不利于FRD的反向恢复；且边缘电流密度较大，易使得FRD的主结发生动态雪崩击穿。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供了一种FRD及其制作方法，降低了主结边缘的电流密度，便于FRD的反向恢复，防止了主结发生动态雪崩击穿。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：衬底，所述衬底具有漂移区；设置在所述衬底上表面内的主结；设置在所述衬底上表内的场限环以及截止环，所述场限环包围所述主结，所述截止环包围所述场限环；设置在所述衬底下表面内的阴极区；设置在所述漂移区内的载流子低寿命薄层；其中，所述漂移区包括主结区以及终端区；所述主结设置在所述主结区内，所述场限环以及截止环设置在所述终端区内；所述载流子低寿命薄层位于所述场限环以及截止环的下方，且位于所述阴极区的上方。优选的，在上述FRD中，所述载流子低寿命薄层与所述场限环的底部距离小于100μm。优选的，在上述FRD中，所述载流子低寿命薄层的载流子寿命不大于所述漂移区的载流子寿命的百分之十。本专利技术还提供了一种FRD的制作方法，该制作方法包括：提供以衬底，所述衬底具有漂移区；在所述衬底上表面内形成主结；在所述衬底上表面内形成场限环以及截止环，所述场限环包围所述主结，所述截止环包围所述场限环；在所述衬底下表面内形成阴极区；在所述漂移区内形成载流子低寿命薄层；其中，所述漂移区包括主结区以及终端区；所述主结设置在所述主结区内，所述场限环以及截止环设置在所述终端区内；所述载流子低寿命薄层位于所述场限环以及截止环的下方，且位于所述阴极区的上方。优选的，在上述制作方法中，所述在所述漂移区内形成载流子低寿命薄层为：通过对所述衬底上表面对应所述终端区的位置进行He离子辐照，形成所述载流子低寿命薄层。优选的，在上述制作方法中，在形成所述载流子低寿命薄层后，还包括：对所述衬底进行退火处理，调整所述载流子低寿命薄层的注入深度以及载流子寿命。通过上述描述可知，本专利技术提供的FRD包括：衬底，所述衬底具有漂移区；设置在所述衬底上表面内的主结；设置在所述衬底上表内的场限环以及截止环，所述场限环包围所述主结，所述截止环包围所述场限环；设置在所述衬底下表面内的阴极区；设置在所述漂移区内的载流子低寿命薄层；其中，所述漂移区包括主结区以及终端区；所述主结设置在所述主结区内，所述场限环以及截止环设置在所述终端区内；所述载流子低寿命薄层位于所述场限环以及截止环的下方，且位于所述阴极区的上方。所述FRD通过所述载流子低寿命薄层可以降低主结边缘处的电流密度，便于FRD的反向恢复，防止了主结发生动态雪崩击穿，提高了FRD的安全工作区范围。所述FRD制作方法简单，制作成本低。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为现有技术中常见的一种FRD的结构示意图；图2为本申请实施例提供的一种FRD的结构示意图；图3为本申请实施例提供的另一种FRD的结构示意图；图4-图8为本申请实施例提供的一种FRD的制作方法的流程示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1所示，主结12为P型重掺杂(P+)区，场限环为P型掺杂(P)区，其中，P+区的掺杂浓度大于P区的掺杂浓度。截止环14与阴极区15为N型重掺杂(N+)区，漂移区为N型轻掺杂(N-)区，其中，N+区的掺杂浓度大于N-区的掺杂浓度。传统的FRD当施加正向工作电压后，会形成由金属阳极16到金属阴极17的电流。此时，不仅主结12正对的漂移区11会对主结进行电子注入，与场限环14以及截止环14正对的漂移区11也会对主结12进行电子注入，形成电流，导致主结12靠近场限环13的边缘的电流密度大于主结12中心的电流密度，不利于FRD的反向恢复；且边缘电流密度较大，易使得FRD的主结12发生动态雪崩击穿。为了降低主结边缘处的电流密度，可以采用图2所示结构的FRD，图2为本申请实施例提供的一种FRD的结构示意图，图2所示FRD与图1所示实施方式的主结12、场限环13、截止环14、漂移区11、金属阳极16以及金属阴极17结构相同，不同在于阴极区25包括第一阴极区251以及第二阴极区252。对应主结12的阴极区25(第一阴极区251)为N+，其他阴极区(第二阴极区252)为N-。通过降低第二阴极区252的掺杂浓度，进而可以降低第二阴极区252对漂移区11的电子注入，进而降低对应第二阴极区252对应的漂移区11与主结12的电流，进而降低主结12边缘处的电流密度，从而便于FRD的反向恢复，且防止主结12发生雪崩击穿。但是，采用图2所示实施方式的FRD，制作时需要通过光刻工艺制备掩膜板，以便于在衬底背面形成不同掺杂浓度的N+与N-，制作工艺复杂，成本高。为解决上述问题，本申请实施例提供了一种FRD，参考图3，图3为本申请实施例提供的另一种FRD的结构示意图，该FRD包括：衬底，所述衬底具有漂移区11；设置在所述衬底上表面内的主结12；设置在所述衬底上表内的场限环13以及截止环14，所述场限环13包围所述主结12，所述截止环14包围所述场限环13；设置在所述衬底下表面内本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种FRD，其特征在于，包括：衬底，所述衬底具有漂移区；设置在所述衬底上表面内的主结；设置在所述衬底上表内的场限环以及截止环，所述场限环包围所述主结，所述截止环包围所述场限环；设置在所述衬底下表面内的阴极区；设置在所述漂移区内的载流子低寿命薄层；其中，所述漂移区包括主结区以及终端区；所述主结设置在所述主结区内，所述场限环以及截止环设置在所述终端区内；所述载流子低寿命薄层位于所述场限环以及截止环的下方，且位于所述阴极区的上方。

【技术特征摘要】
1.一种FRD，其特征在于，包括：衬底，所述衬底具有漂移区；设置在所述衬底上表面内的主结；设置在所述衬底上表内的场限环以及截止环，所述场限环包围所述主结，所述截止环包围所述场限环；设置在所述衬底下表面内的阴极区；设置在所述漂移区内的载流子低寿命薄层；其中，所述漂移区包括主结区以及终端区；所述主结设置在所述主结区内，所述场限环以及截止环设置在所述终端区内；所述载流子低寿命薄层位于所述场限环以及截止环的下方，且位于所述阴极区的上方。2.根据权利要求1所述的FRD，其特征在于，所述载流子低寿命薄层与所述场限环的底部距离小于100μm。3.根据权利要求1所述的FRD，其特征在于，所述载流子低寿命薄层的载流子寿命不大于所述漂移区的载流子寿命的百分之十。4.一种FRD的制作方法，其特征在于，包括：提供以衬底，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：滕渊，朱阳军，卢烁今，田晓丽，
申请(专利权)人：上海联星电子有限公司，江苏中科君芯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31