一种大电流快恢复二极管制造技术

本实用新型专利技术提供一种大电流快恢复二极管，包括N+型衬底，N+型衬底的一个表面设有阴极金属层，N+型衬底的另一个表面生长有N型缓冲层，N型缓冲层上生长有N

【技术实现步骤摘要】
一种大电流快恢复二极管


[0001]本技术涉及半导体
，尤其是一种快恢复二极管。

技术介绍

[0002]快恢复二极管是一种具有开关特性好、反向恢复时间短的二极管，主要应用于开关电源、PWM脉宽调制器、变频器等电子电路中，作为高频整流二极管、续流二极管或阻尼二极管使用。
[0003]对于空调变频器中应用的快恢复二极管，要求其反向耐压压＞600V，单管电流能力达到30A，快恢复时间＜50ns，且具备稳定的耐压性能。

技术实现思路

[0004]本技术实施例的目的在于提供一种大电流快恢复二极管，具有反向击穿电压高、正向电流能力大，快恢复时间短的优点，能够满足空调变频器中应用的要求。为实现以上技术目的，本技术实施例采用的技术方案是：
[0005]本技术实施例提供了一种大电流快恢复二极管，包括N+型衬底，N+型衬底的一个表面设有阴极金属层，N+型衬底的另一个表面生长有N型缓冲层，N型缓冲层上生长有N
‑
型外延层；
[0006]所述N
‑
型外延层的顶部中间区域设有P+型有源区，数个P+型分压环在N
‑
型外延层的顶部围绕P+型有源区设置，且内侧的P+型分压环与P+型有源区之间，以及各P+型分压环之间均间隔设置；在N
‑
型外延层的顶部外围区域设有N+型截止环，所述N+型截止环与外侧的P+型分压环间隔设置；
[0007]所述N
‑
型外延层上方表面设有场氧层，所述P+型分压环和N+型截止环上方的场氧层被去除；所述场氧层上方设有多晶硅层；所述N+型截止环上方形成凹槽并设有多晶硅层；所述P+型分压环上方形成环槽并设有薄氧化层，薄氧化层一侧表面设有多晶硅层；且N+型截止环上方的多晶硅层与薄氧化层上方的多晶硅层分别通过侧壁多晶硅与场氧层上方的多晶硅层相连；
[0008]所述场氧层上方的多晶硅层和场氧层中间区域设有引线孔，阳极金属层设置在场氧层上方的多晶硅层上，并通过引线孔向下延伸与P+型有源区欧姆接触；
[0009]所述阳极金属层还向下延伸至P+型分压环上方的环槽中，并与薄氧化层上方的多晶硅层和侧壁多晶硅欧姆接触；
[0010]所述阳极金属层还向下延伸至N+型截止环上方的凹槽中，并与N+型截止环上方的多晶硅层和侧壁多晶硅欧姆接触；
[0011]所述N+型截止环的掺杂浓度比所述P+型分压环、P+型有源区的掺杂浓度高。
[0012]进一步地，所述N+型截止环的掺杂浓度为1～2 E
20
atoms/cm3；所述P+型分压环的掺杂浓度为1～2 E
17
atoms/cm3；所述P+型有源区的掺杂浓度为2～3 E
17
atoms/cm3；所述多晶硅层的掺杂浓度为1～2 E
20
atoms/cm3。
[0013]进一步地，所述N+型衬底的电阻率为0.002～0.004Ωcm，所述N型缓冲层的电阻率为2～10Ωcm，厚度分布范围为10～20μm，所述N
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型外延层的电阻率为20～30Ωcm，厚度分布范围为数十μm。
[0014]进一步地，所述薄氧化层的厚度小于场氧层的厚度。
[0015]更进一步地，所述薄氧化层的厚度为2800～3200A；所述场氧层的厚度为1.8～2.4μm。
[0016]进一步地，所述多晶硅层经过POCL3掺杂处理，掺杂有磷元素。
[0017]更进一步地，所述多晶硅层的厚度为4500～5000A。
[0018]进一步地，所述P+型有源区表面经过铂扩散处理。
[0019]进一步地，各P+型分压环宽度相同，间距自内向外逐渐增大。
[0020]进一步地，所述引线孔的宽度小于P+型有源区的宽度。
[0021]本技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
[0022]1）采用N型缓冲层和N
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型外延层结构等多种措施提高了二极管器件的反向击穿电压。
[0023]2）采用3个分压环+截止环结构，分压环宽度相同，间距采用不等间距，可以提高二极管器件反向击穿电压稳定性。
[0024]3）具有单管30A以上的电流能力。
[0025]4）二极管器件的反向恢复时间＜50ns。
附图说明
[0026]图1为本技术实施例中的快恢复二极管剖面示意图。
[0027]图2为本技术实施例中的快恢复二极管俯视角度版图。
具体实施方式
[0028]为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
[0029]如图1所示，本技术实施例提出的一种大电流快恢复二极管，包括N+型衬底2，N+型衬底2的一个表面设有阴极金属层1，N+型衬底2的另一个表面生长有N型缓冲层3，N型缓冲层3上生长有N
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型外延层4；
[0030]所述N
‑
型外延层4的顶部中间区域设有P+型有源区7，数个P+型分压环6在N
‑
型外延层4的顶部围绕P+型有源区7设置，且内侧的P+型分压环6与P+型有源区7之间，以及各P+型分压环6之间均间隔设置；在N
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型外延层4的顶部外围区域设有N+型截止环5，所述N+型截止环5与外侧的P+型分压环6间隔设置；
[0031]所述N
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型外延层4上方表面设有场氧层8，所述P+型分压环6和N+型截止环5上方的场氧层8被去除；所述场氧层8上方设有多晶硅层9；所述N+型截止环5上方形成凹槽并设有多晶硅层9；所述P+型分压环6上方形成环槽并设有薄氧化层801，薄氧化层801一侧表面设有多晶硅层9；且N+型截止环5上方的多晶硅层9与薄氧化层801上方的多晶硅层9分别通过侧壁多晶硅与场氧层8上方的多晶硅层9相连；
[0032]所述场氧层8上方的多晶硅层9和场氧层8中间区域设有引线孔，阳极金属层10设置在场氧层8上方的多晶硅层9上，并通过引线孔向下延伸与P+型有源区7欧姆接触；
[0033]所述阳极金属层8还向下延伸至P+型分压环6上方的环槽中，并与薄氧化层801上方的多晶硅层9和侧壁多晶硅欧姆接触；
[0034]所述阳极金属层8还向下延伸至N+型截止环5上方的凹槽中，并与N+型截止环5上方的多晶硅层9和侧壁多晶硅欧姆接触；
[0035]所述N+型截止环5的掺杂浓度比所述P+型分压环6、P+型有源区7的掺杂浓度高。
[0036]在本实施例提出的大电流快恢复二极管结构中，N型缓冲层3和N
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型外延层4相结合能够提高二极管器件的反向击穿电压；采用多个分压环和一个截止环结构可以提高二极管器件反向击穿电压稳定性；由于N+型截止环5掺杂浓度比P+型有源区7,P+型分压环6都高，掺本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大电流快恢复二极管，包括N+型衬底(2)，其特征在于，N+型衬底(2)的一个表面设有阴极金属层(1)，N+型衬底(2)的另一个表面生长有N型缓冲层(3)，N型缓冲层(3)上生长有N
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型外延层(4)；所述N
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型外延层(4)的顶部中间区域设有P+型有源区(7)，数个P+型分压环(6)在N
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型外延层(4)的顶部围绕P+型有源区(7)设置，且内侧的P+型分压环(6)与P+型有源区(7)之间，以及各P+型分压环(6)之间均间隔设置；在N
‑
型外延层(4)的顶部外围区域设有N+型截止环(5)，所述N+型截止环(5)与外侧的P+型分压环(6)间隔设置；所述N
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型外延层(4)上方表面设有场氧层(8)，所述P+型分压环(6)和N+型截止环(5)上方的场氧层(8)被去除；所述场氧层(8)上方设有多晶硅层(9)；所述N+型截止环(5)上方形成凹槽并设有多晶硅层(9)；所述P+型分压环(6)上方形成环槽并设有薄氧化层(801)，薄氧化层(801)一侧表面设有多晶硅层(9)；且N+型截止环(5)上方的多晶硅层(9)与薄氧化层(801)上方的多晶硅层(9)分别通过侧壁多晶硅与场氧层(8)上方的多晶硅层(9)相连；所述场氧层(8)上方的多晶硅层(9)和场氧层(8)中间区域设有引线孔，阳极金属层(10)设置在场氧层(8)上方的多晶硅层(9)上，并通过引线孔向下延伸与P+型有源区(7)欧姆接触；所述阳极金属层(10)还向下延伸至P+型分压环(6)上方的环槽中，并与薄氧化层(801)上方的多晶硅层(9)和侧壁多晶硅欧姆接触；所述阳极金属层(10)还向下延伸至N+型截止环(5)上方的凹槽中，并与N+型截止环(5)上方的多晶硅层(9)和侧壁多晶硅欧姆接触；所述N+型截止...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡耀军，
申请(专利权)人：无锡明祥电子有限公司，
类型：新型
国别省市：