【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体器件，尤其涉及一种高压快速软恢复二极管及其制备方法。
技术介绍
1、功率半导体器件在节能技术和低碳经济中起着重要的作用，是电力电子技术的核心。在所有的功率半导体器件中，功率二极管是最简单、最普遍的电力器件，功率二极管是电路系统的关键部件。随着电子电力技术得发展，功率开关速度的不断提高，对二极管的性能要求也越来越高，其中最重要的特性是快速的关断能力和较软的恢复特性。具有这种优良的功率二极管，不仅可以显著的减小开关器件和其它电路元件中的功率损耗，还可以减小由于二极管引起的电压尖峰、射频干扰和电磁干扰，从而尽量减小和去掉吸收电路，提高器件的可靠性和使用寿命。为此，如何在确保器件具有快速的关断能力的同时减小开关的损耗，使其具有较软的恢复特性是本领域技术人员致力于研究的方向。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种高压快速软恢复二极管，该结构软度因子大、恢复时间短的特点，从而获得快速的关断能力，减小开关损耗，进一步提高器件的可靠性和使用寿命。
2、为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、一种高压快速软恢复二极管，所述二极管包括由下至上依次设置的阴极、缓冲层、n-型衬底、阳极，所述阴极包括阴极n+区、阴极p+区、轻掺杂n-区，所述轻掺杂n-区位于阴极p+区上方，且与阴极n+区及缓冲层相接。
4、本专利技术的另一个目的是提供上述高压快速软恢复二极管的制备方法，包括以下步骤：
5、步骤1），选择衬底，所述衬底为采用了
6、步骤2），制作缓冲层：在衬底下方高能离子注入磷杂质，而后进行高温扩散得到缓冲层；
7、步骤3），第一次氧化、刻蚀，在缓冲层下方高能离子注入硼杂质，再进行高温扩散得到中性层，在中性层下方氧化形成氧化层，而后通过刻蚀形成掩蔽层，露出n+待加工区；
8、步骤4），制作阴极n+区，对n+待加工区通过高能离子注入磷杂质，再经过高温扩散形成阴极n+区；
9、步骤5），第二次氧化、刻蚀，将掩蔽层腐蚀掉，而后再在阴极下方氧化一层氧化层，通过刻蚀保留阴极n+区下方的掩蔽层，露出阴极p+代加工区；
10、步骤6）制作轻掺杂n-区及器件p+区，在衬底正面高能离子注入硼，形成阳极p+区，而后对阴极p+代加工区的上半部分高能离子注入磷杂质以形成轻掺杂n-区，对阴极p+代加工区的下半部分高能离子注入硼以形成阴极p+区，最后腐蚀掉阴极n+区下方的掩蔽层，并在1200-1250℃的高温下扩散300-500min。
11、作为一种具体的实施方式，所述衬底掺杂有砷元素，掺杂浓度为2×10-4-5×10-4ωcm，衬底取向为<100>。
12、作为一种具体的实施方式，步骤2）中，所述缓冲层中所注入的磷杂质的剂量为1×1013-5×1013cm-2，能量为30-60kev，高温扩散的温度控制在1200-1250℃之间，时间控制在2000-2500min。
13、作为一种具体的实施方式，步骤3）中，在缓冲层下方所注入的硼杂质的剂量为3×1011-5×1011cm-2，能量为30-60kev，高温扩散的温度控制在1200-1250℃之间，时间控制在500-1000min，所述氧化层的厚度为1000-2000埃。
14、作为一种具体的实施方式，步骤4）中，n+待加工区所注入的磷杂质的剂量为5×1013-10×1013cm-2，能量为30-60kev，高温扩散温度控制在1200-1250℃之间，时间控制在200-300min。
15、作为一种具体的实施方式，步骤6）中，轻掺杂n-区所注入的磷杂质的剂量为5×1012-10×1012cm-2，能量为30-60kev。
16、作为一种具体的实施方式，步骤6）中，阳极p+区所注入的硼离子的剂量为5×1013-8×1013cm-2，能量为30-50kev。
17、作为一种具体的实施方式，步骤6）中，阴极p+区所注入的硼离子的剂量为1×1013-3×1013cm-2，能量为50-60kev。
18、与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：
19、1）本专利技术的高压快速软恢复二极管，其在器件的阴极设计过程中，部分引入了阴极p+区，改变了以往功率二极管结构都在阳极侧改进的方法；
20、2）通过在衬底和阴极之间设置缓冲层，增加了器件的耐压水平，有利于器件承受高压大电流；
21、3）在缓冲层和阴极p+区之间设计了一轻掺杂n-区，确保了器件在采用均匀少子寿命下能获得软关断特性。
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1.一种高压快速软恢复二极管，其特征在于，所述二极管包括由下至上依次设置的阴极、缓冲层、N-型衬底、阳极，所述阴极包括阴极N+区、阴极P+区、轻掺杂N-区，所述轻掺杂N-区位于阴极P+区上方，且与阴极N+区及缓冲层相接。
2.一种如权利要求1所述的高压快速软恢复二极管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的高压快速软恢复二极管的制备方法，其特征在于，所述衬底掺杂有砷元素，掺杂浓度为2×10-4-5×10-4Ωcm，衬底取向为<100>。
4.根据权利要求2所述的高压快速软恢复二极管的制备方法，其特征在于，步骤2）中，所述缓冲层中所注入的磷杂质的剂量为1×1013-5×1013cm-2，能量为30-60Kev，高温扩散的温度控制在1200-1250℃之间，时间控制在2000-2500min。
5.根据权利要求2所述的高压快速软恢复二极管的制备方法，其特征在于，步骤3）中，在缓冲层下方所注入的硼杂质的剂量为3×1011-5×1011cm-2，能量为30-60Kev，高温扩散的温度控制在1200-125
6.根据权利要求2所述的高压快速软恢复二极管的制备方法，其特征在于，步骤4）中，N+待加工区所注入的磷杂质的剂量为5×1013-10×1013cm-2，能量为30-60Kev，高温扩散温度控制在1200-1250℃之间，时间控制在200-300min。
7.根据权利要求2所述的高压快速软恢复二极管的制备方法，其特征在于，步骤6）中，轻掺杂N-区所注入的磷杂质的剂量为5×1012-10×1012cm-2，能量为30-60Kev。
8.根据权利要求2所述的高压快速软恢复二极管的制备方法，其特征在于，步骤6）中，阳极P+区所注入的硼离子的剂量为5×1013-8×1013cm-2，能量为30-50Kev。
9.根据权利要求2所述的高压快速软恢复二极管的制备方法，其特征在于，步骤6）中，阴极P+区所注入的硼离子的剂量为1×1013-3×1013cm-2，能量为50-60Kev。
...【技术特征摘要】
1.一种高压快速软恢复二极管，其特征在于，所述二极管包括由下至上依次设置的阴极、缓冲层、n-型衬底、阳极，所述阴极包括阴极n+区、阴极p+区、轻掺杂n-区，所述轻掺杂n-区位于阴极p+区上方，且与阴极n+区及缓冲层相接。
2.一种如权利要求1所述的高压快速软恢复二极管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的高压快速软恢复二极管的制备方法，其特征在于，所述衬底掺杂有砷元素，掺杂浓度为2×10-4-5×10-4ωcm，衬底取向为<100>。
4.根据权利要求2所述的高压快速软恢复二极管的制备方法，其特征在于，步骤2）中，所述缓冲层中所注入的磷杂质的剂量为1×1013-5×1013cm-2，能量为30-60kev，高温扩散的温度控制在1200-1250℃之间，时间控制在2000-2500min。
5.根据权利要求2所述的高压快速软恢复二极管的制备方法，其特征在于，步骤3）中，在缓冲层下方所注入的硼杂质的剂量为3×1011-5×1011cm-2，能量为30-60ke...
【专利技术属性】
技术研发人员：付国振，周炳，
申请(专利权)人：德兴市意发功率半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：
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