一种含有阴极短接槽栅结构的功率二极管制造技术

一种含有阴极短接槽栅结构的功率二极管，其元胞结构包括：n型掺杂的漂移区，n型掺杂的漂移区的底部设有阴极结构，以及n型掺杂的漂移区顶部设有阳极结构，阳极结构包括至少一个p型掺杂的第一阳极区和至少一个p型掺杂的第二阳极区，p型掺杂的第一阳极区与p型掺杂的第二阳极区在水平方向上交替排列，阴极结构包括至少一个n型掺杂的阴极区，至少一个p型掺杂的阴极区以及至少一个n型掺杂的缓冲区。本发明专利技术提供的功率二极管能够提高反向恢复软度从而消除反向恢复过程中的电流和电压的震荡，并且能降低反向恢复电荷，具有较强的实用性。具有较强的实用性。具有较强的实用性。

【技术实现步骤摘要】
一种含有阴极短接槽栅结构的功率二极管


[0001]本专利技术涉及半导体器件相关
，尤其涉及一种含有阴极短接槽栅结构的功率二极管。

技术介绍

[0002]功率二极管的一个重要应用是与绝缘栅双极型晶体管反向并联用于续流。通常，在续流应用中希望功率二极管的反向恢复软度高（不易引起电流和电压的震荡），以及反向恢复电荷少（降低反向恢复峰值电流、反向恢复时间以及反向恢复功耗）。用于续流应用的功率二极管也称为续流二极管。在给定耐压要求下，为了尽量减薄漂移区以减少反向恢复电荷，普通的Si续流二极管通常采用的是场截止型的PiN结构，即在击穿电压下整个漂移区全部耗尽。然而，这样的设计会导致反向恢复软度降低。这主要是因为，在二极管反向恢复过程中的反向偏压逐渐增加时，体内的非平衡载流子随着耗尽区的扩展快速从体内排出；在反向恢复电流从最大负值开始回升至零的时刻，反向偏压已较高甚至已达到最大外加电压，体内只存储了少量的非平衡载流子，于是反向恢复电流从最大负值回升至零的整个过程或是其中的某个阶段会变得非常迅速，导致很高的反向恢复电流速率（di
r
/dt）。高的di
r
/dt会引发回路中寄生电感上的显著压降，进一步导致续流二极管的电流和电压的震荡（引发电磁干扰的问题），乃至于使续流二极管发生烧毁。因此，提高反向恢复软度对提高续流二极管的稳定和可靠工作很重要。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供一种含有阴极短接槽栅结构的功率二极管，以解决上述现有技术的不足，本专利技术提供的功率二极管能够提高反向恢复软度从而消除反向恢复过程中的电流和电压的震荡，并且能降低反向恢复电荷，具有较强的实用性。
[0004]为了实现本专利技术的目的，拟采用以下技术：一种含有阴极短接槽栅结构的功率二极管，其元胞结构包括：n型掺杂的漂移区，所述n型掺杂的漂移区的底部设有阴极结构，以及所述n型掺杂的漂移区顶部设有阳极结构，所述阳极结构包括至少一个p型掺杂的第一阳极区和至少一个p型掺杂的第二阳极区，所述p型掺杂的第一阳极区与所述p型掺杂的第二阳极区在水平方向上交替排列；所述p型掺杂的第二阳极区的平均掺杂浓度低于所述p型掺杂的第一阳极区的平均掺杂浓度；所述p型掺杂的第一阳极区上覆盖有阳极导体；所述p型掺杂的第二阳极区上覆盖有阳极导体；所述阳极导体连接至阳极；所述阴极结构包括至少一个n型掺杂的阴极区，至少一个p型掺杂的阴极区以及至少一个n型掺杂的缓冲区；
所述n型掺杂的缓冲区与所述n型掺杂的阴极区直接接触；所述n型掺杂的缓冲区还与所述p型掺杂的阴极区直接接触；所述n型掺杂的缓冲区的顶部平面与所述n型掺杂的漂移区的底部平面直接接触；所述n型掺杂的阴极区通过第一阴极短接槽栅结构与所述p型掺杂的阴极区相互隔离。
[0005]进一步地，所述p型掺杂的第二阳极区在垂直方向上的掺杂浓度的积分介于1.5
×
10
12 cm
‑2至6
×
10
12 cm
‑2之间。
[0006]进一步地，所述p型掺杂的第一阳极区与阳极导体形成欧姆接触。
[0007]进一步地，所述p型掺杂的第二阳极区与阳极导体形成肖特基接触。
[0008]进一步地，所述第一阴极短接槽栅包括第一绝缘介质层和被所述第一绝缘介质层包围的第一导体区；所述第一阴极短接槽栅结构从器件背面向上深入所述n型掺杂的漂移区；所述第一阴极短接槽栅结构的顶部区域被n型掺杂的截止环包围；所述第一阴极短接槽栅结构的侧面与所述n型掺杂的漂移区、所述n型掺杂的缓冲区、所述n型掺杂的阴极区以及所述p型掺杂的阴极区均直接接触；所述截止环与所述n型掺杂的漂移区直接接触；所述n型掺杂的阴极区、所述p型掺杂的阴极区以及所述第一导体区上覆盖有阴极导体并与阴极导体形成欧姆接触并连接至阴极。
[0009]进一步地，所述元胞结构中还包括第二阴极短接槽栅结构；所述第二阴极短接槽栅结构包括第二绝缘介质层和被所述第二绝缘介质层包围的第二导体区；所述第二阴极短接槽栅结构从器件背面向上深入所述n型掺杂的漂移区；所述第二阴极短接槽栅结构的顶部区域被所述第二n型掺杂的截止环包围；所述第二阴极短接槽栅结构的侧面与所述n型掺杂的漂移区、所述n型掺杂的缓冲区以及所述n型掺杂的阴极区均直接接触且不与所述p型掺杂的阴极区直接接触；所述第二导体区上覆盖有阴极导体并与阴极导体形成欧姆接触并连接至阴极。
[0010]进一步地，所述元胞结构中还包括第三阴极短接槽栅结构；所述第三阴极短接槽栅结构包括第三绝缘介质层和被所述第三绝缘介质层包围的第三导体区；所述第三阴极短接槽栅结构从器件背面向上深入所述n型掺杂的漂移区；所述第三阴极短接槽栅结构的顶部区域被所述第三n型掺杂的截止环包围；所述第三阴极短接槽栅结构的侧面与所述n型掺杂的漂移区、所述n型掺杂的缓冲区以及所述p型掺杂的阴极区均直接接触而不与所述n型掺杂的阴极区直接接触；所述第三导体区上覆盖有阴极导体并与阴极导体形成欧姆接触并连接至阴极。
[0011]进一步地，第一导体区由重掺杂的n型多晶硅或金属铝制成。
[0012]进一步地，第二导体区由重掺杂的n型多晶硅或金属铝制成。
[0013]进一步地，第三导体区由重掺杂的n型多晶硅或金属铝制成。
[0014]上述技术方案的优点在于：本专利技术提供的功率二极管能够提高反向恢复软度从而消除反向恢复过程中的电
流和电压的震荡，并且能降低反向恢复电荷，具有较强的实用性。
附图说明
[0015]图1示出了第一种功率二极管的结构示意图。
[0016]图2示出了第二种功率二极管的结构示意图。
[0017]图3示出了第三种功率二极管的结构示意图。
[0018]图4示出了第四种功率二极管的结构示意图。
[0019]图5示出了第一种功率二极管与第二种功率二极管的击穿I
‑
V曲线。
[0020]图6示出了第一种功率二极管与第二种功率二极管的反向恢复电流波形。
具体实施方式
[0021]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0022]因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
[0023]应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0024]在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含有阴极短接槽栅结构的功率二极管，其元胞结构包括：n型掺杂的漂移区，所述n型掺杂的漂移区的底部设有阴极结构，所述n型掺杂的漂移区顶部设有阳极结构，其特征在于：所述阳极结构包括至少一个p型掺杂的第一阳极区和至少一个p型掺杂的第二阳极区，所述p型掺杂的第一阳极区与所述p型掺杂的第二阳极区在水平方向上交替排列；所述p型掺杂的第二阳极区的平均掺杂浓度低于所述p型掺杂的第一阳极区的平均掺杂浓度；所述p型掺杂的第一阳极区上覆盖有阳极导体；所述p型掺杂的第二阳极区上覆盖有阳极导体；所述阳极导体连接至阳极；所述阴极结构包括至少一个n型掺杂的阴极区，至少一个p型掺杂的阴极区以及至少一个n型掺杂的缓冲区；所述n型掺杂的缓冲区与所述n型掺杂的阴极区直接接触；所述n型掺杂的缓冲区还与所述p型掺杂的阴极区直接接触；所述n型掺杂的缓冲区的顶部平面与所述n型掺杂的漂移区的底部平面直接接触；所述n型掺杂的阴极区通过第一阴极短接槽栅结构与所述p型掺杂的阴极区相互隔离。2.根据权利要求1所述的含有阴极短接槽栅结构的功率二极管，其特征在于，所述p型掺杂的第二阳极区在垂直方向上的掺杂浓度的积分介于1.5
×
10
12 cm
‑2至6
×
10
12 cm
‑2之间。3.根据权利要求1所述的含有阴极短接槽栅结构的功率二极管，其特征在于，所述p型掺杂的第一阳极区与阳极导体形成欧姆接触。4.根据权利要求1所述的含有阴极短接槽栅结构的功率二极管，其特征在于，所述p型掺杂的第二阳极区与阳极导体形成肖特基接触。5.根据权利要求1所述的含有阴极短接槽栅结构的功率二极管，其特征在于：所述第一阴极短接槽栅包括第一绝缘介质层和被所述第一绝缘介质层包围的第一导体区；所述第一阴极短接槽栅结构从器件背面向上深入所述n型掺杂的漂移区；所述第一阴极短接槽栅结构的顶部区域被n型掺杂的截止环包围；所述第一阴极短接槽栅结构的侧面与所述n型掺...

【专利技术属性】
技术研发人员：李学良，马晓洁，马瑶，黄铭敏，李芸，陈昶，
申请(专利权)人：四川洪芯微科技有限公司，
类型：发明
国别省市：