提供了一种功率二极管(1)，该功率二极管包括具有阴极侧(4)和与阴极侧(4)相反的阳极侧(5)的晶片，该功率二极管具有：‑第一导电类型的基层(2)，‑在晶片中、在阳极侧处设置的不同于第一导电类型的第二导电类型的阳极区(6)，以及‑在晶片中、在阴极侧(4)与阳极侧(5)之间的设置终止区(7)，其中‑终止区(7)在侧向方向上包围阳极区(6)，‑终止区(7)包括第二导电类型的第一凹穴区(8)和第二导电类型的至少两个第二凹穴区(9)，‑第一凹穴(8)在侧向方向上设置在阳极区(6)与至少两个第二凹穴(9)之间，并且‑第一凹穴(8)具有小于至少两个第二凹穴(9)中的每一个的第二最大掺杂浓度的第一最大掺杂浓度。进一步，提供了一种用于生产功率二极管(1)的方法。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
1、文献us2015/0303268a1涉及一种二极管和一种功率转换器件。文献us2020/0295178a1涉及一种半导体器件和一种用于半导体器件的制造方法。文献jp 2000 114550a涉及一种二极管和一种功率转换器。
技术实现思路
1、本公开的实施例涉及一种具有提高的效率的功率二极管。本公开的进一步的实施例涉及一种用于生产功率二极管的方法。
2、这是通过独立权利要求的主题实现的。从以下描述中的从属权利要求中进一步的实施例是显而易见的。
3、第一方面涉及一种功率二极管。例如，在此和下文中的术语“功率”指的是用于处理超过100伏特、示例性地超过1000伏特的电压的功率二极管。
4、根据第一方面的实施例，功率二极管包括具有阴极侧和与阴极侧相反的阳极侧的晶片、具有第一导电类型的基层。例如，晶片(示例性地为基层)包括半导体材料或由半导体材料构成。示例性地，半导体材料基于硅或比如碳化硅(sic)的宽带隙材料。进一步，第一导电类型例如是n导电类型。
5、例如，基层包括掺杂剂，其中，掺杂剂是n型掺杂剂。
6、基层的最大掺杂浓度是例如至少5x 1012cm-3并且至多5x 1014cm-3。示例性地，基层具有均匀的掺杂浓度。
7、基层具有例如主延伸平面。例如，侧向方向平行于主延伸平面对齐，以及竖直方向垂直于主延伸平面对齐。
8、进一步，基层包括面向阳极侧的第一主侧和面向阴极侧的第二主侧。
9、例如，功率二极管包括设置在基层的第二主侧上的第一导电类型的缓冲层。例如，缓冲层包括半导体材料或半导体材料构成，该半导体材料可以是基于硅的。示例性地，基层的半导体材料和缓冲层的半导体材料相同。例如，缓冲层包括进一步的掺杂剂。
10、例如，缓冲层的最大掺杂浓度高于基层的最大掺杂浓度。缓冲层的最大掺杂浓度例如比基层的最大掺杂浓度高至少一个数量级。
11、例如，缓冲层被配置为与阴极电极电气接触。例如，阴极电极包括金属或由金属构成。在这种情况下，阴极电极由与缓冲层直接接触的金属层形成。例如，阴极电极在第二主侧处完全覆盖缓冲层。示例性地，阴极电极被配置为可在外部接触。
12、根据第一方面的实施例，功率二极管包括设置在晶片中、在阳极侧处的不同于第一导电类型的第二导电类型的阳极区。例如，阳极区(即阳极区的顶表面)终止为与基层的第二主侧齐平。这就是说，示例性地，阳极区在竖直方向上不突出超过基层的第二主侧。
13、第二导电类型示例性地是p导电类型。例如，阳极区包括掺杂剂，其中掺杂剂是p型掺杂剂。
14、例如，阳极区被配置为与阳极电极电气接触。例如，阳极电极包括金属或由金属构成。在这种情况下，阳极电极由与阳极区直接接触的金属层形成。例如，阳极电极在侧向方向上不突出超过阳极区。示例性地，阳极电极被配置为可在外部接触。
15、根据第一方面的实施例，功率二极管包括设置在晶片中、在阴极侧与阳极侧之间的终止区。示例性地，终止区从阴极侧延伸到阳极侧。例如，终止区(即终止区的顶表面)终止为与基层的第二主侧齐平。
16、根据第一方面的实施例，终止区在侧向方向上包围阳极区。例如，在平面视角中在侧向方向上，终止区和阳极区不彼此重叠。“平面视角”对应于竖直方向上(例如面向阳极侧)的方向。
17、根据第一方面的实施例，终止区包括第二导电类型的第一凹穴和第二导电类型的至少两个第二凹穴。例如，第一凹穴在晶片中从阳极侧朝向阴极侧延伸。同样地，至少两个第二凹穴在晶片中从阳极侧朝向阴极侧延伸。例如，第一凹穴和第二凹穴各自具有距阴极侧的距离。第一凹穴和至少两个第二凹穴(即它们的顶表面)示例性地终止为与基层的第二主侧齐平。
18、根据第一方面的实施例，第一凹穴在侧向方向上设置在阳极区与至少两个第二凹穴之间。
19、根据第一方面的实施例，第一凹穴具有小于至少两个第二凹穴中的每一个的第二最大掺杂浓度的第一最大掺杂浓度。
20、例如，第一最大掺杂浓度至少为5x 1015cm-3且至多为5x 1018cm-3。进一步，第二最大掺杂浓度例如为至少5x 1015cm-3且至多1x 1019cm-3。
21、例如，在截止状态下，功率二极管阻挡在第一主侧与第二主侧之间竖直施加的施加电压。
22、然而，在功率二极管的边缘区，杂散电场可能出现并可能导致不期望的击穿。例如，由于终止区，杂散电场在侧向方向上从功率二极管的阳极区到边缘区衰减。
23、进一步，由于第一凹穴，这个电场可以减小得更多。而且，可以降低功耗。另外，由于第一凹穴，终止区的宽度可以减小，同时仍然阻挡施加电压。
24、根据功率二极管的至少一个实施例，至少两个第二凹穴在侧向方向上彼此间隔开。示例性地，至少两个第二凹穴彼此不直接接触，并且在平面视角中在侧向方向上彼此不重叠。
25、根据功率二极管的至少一个实施例，第一凹穴和至少两个第二凹穴在侧向方向上彼此间隔开。这就是说，第一凹穴和直接相邻的第二凹穴示例性地彼此不直接接触，并且在平面视角中在侧向方向上彼此不重叠。
26、根据功率二极管的至少一个实施例，第一凹穴和至少两个第二凹穴各自在侧向方向上完全包围阳极区。
27、第一凹穴和至少两个第二凹穴以框架状方式包围阳极区。以框架状方式在此和在下文中意味着第一凹穴和至少两个第二凹穴在侧向方向上完全包围阳极区，独立地形成它们的形状。
28、例如，在平面视角中，阳极区具有椭圆形形状、圆形形状或比如矩形形状的多边形形状。在多边形形状的情况下，多边形形状的边缘可以是倒圆的。例如，第一凹穴和至少两个第二凹穴的形状相同。该形状的直径或边缘长度示例性地从第一凹穴到第二凹穴中的外部第二凹穴增加。
29、根据功率二极管的至少一个实施例，阳极区和至少两个第二凹穴各自包括第一掺杂区和第二掺杂区。例如，第一掺杂区包括第一掺杂剂，以及第二掺杂区包括第二掺杂剂。例如，第一掺杂剂和第二掺杂剂相同。示例性地，第一掺杂剂和第二掺杂剂是p型掺杂剂。
30、根据功率二极管的至少一个实施例，第一掺杂区的最大掺杂浓度高于第二掺杂区的最大掺杂浓度。示例性地，第一掺杂区的最大掺杂浓度等于第一最大掺杂浓度，并且第二掺杂区的最大掺杂浓度等于第二最大掺杂浓度。
31、根据功率二极管的至少一个实施例，第一掺杂区在晶片中从阳极侧在竖直方向上延伸到第一深度。例如，第一掺杂区在竖直方向上在到阴极侧的方向上从基层的阳极侧延伸，其中，第一掺杂区远离阴极侧。
32、例如，第一深度至少为5μm且至多为15μm。
33、根据功率二极管的至少一个实施例，第二掺杂区在晶片中从阳极侧在竖直方向上延伸到第二深度。例如，第二掺杂区在竖直方向上在到阴极侧的方向上从阳极侧延伸，其中，第二掺杂区远离阴极侧。
34、例如，第二深度至多为2μm。<本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种功率二极管(1)，该功率二极管包括具有阴极侧(4)和与所述阴极侧相反的阳极侧(5)的晶片，所述功率二极管具有
2.根据权利要求1所述的功率二极管(1)，其中，
3.根据权利要求1或2所述的功率二极管(1)，其中，
4.根据权利要求3所述的功率二极管(1)，其中，
5.根据权利要求1至4中任一项所述的功率二极管(1)，其中，
6.根据权利要求1至5中任一项所述的功率二极管(1)，其中，
7.根据权利要求1至6中任一项所述的功率二极管(1)，其中，所述功率二极管(1)进一步包括
8.根据权利要求3和7所述的功率二极管(1)，其中，
9.根据权利要求1至8中任一项所述的功率二极管(1)，其中，
10.一种用于生产功率二极管(1)的方法，所述功率二极管包括具有阴极侧(4)和与所述阴极侧(4)相反的阳极侧(5)的晶片，所述方法包括：
11.根据权利要求10所述的方法，其中
12.根据权利要求11所述的方法，其中，
13.根据权利要求11至12所述的方法，其中，
14.根据权利要求10至13中任一项所述的方法，其中，
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【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种功率二极管(1)，该功率二极管包括具有阴极侧(4)和与所述阴极侧相反的阳极侧(5)的晶片，所述功率二极管具有
2.根据权利要求1所述的功率二极管(1)，其中，
3.根据权利要求1或2所述的功率二极管(1)，其中，
4.根据权利要求3所述的功率二极管(1)，其中，
5.根据权利要求1至4中任一项所述的功率二极管(1)，其中，
6.根据权利要求1至5中任一项所述的功率二极管(1)，其中，
7.根据权利要求1至6中任一项所述的功率二极管(1)，其中，所述功率二极管...
【专利技术属性】
技术研发人员：WA·维塔莱，S·奈达，
申请(专利权)人：日立能源有限公司，
类型：发明
国别省市：
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