【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体器件领域，尤其是一种可改善反向恢复特性的frd及制备方法。
技术介绍
1、快恢复二极管(frd，fast recovery diode)作为最常用的基础元件之一被广泛应用于电子电路中。较短的反向恢复时间、较高的击穿电压、较低的反向截至电流、较软的恢复特性及较低的正向导通压降是对快恢复二极管的重要要求。特别是近些年来半导体功率器件开关速度快速提升，对与之并联的二极管反向恢复速度也提出了越来越高的要求。
2、传统frd的结构如图1所示，其是由阳极p+区，基区n-区及阴极n+区三部分组成。在正向导通时，n-区储存了大量来自p+区和n+区的载流子，注入n-区的载流子形成了过剩载流子，发生高度电导调制效应，减小了n-区的电阻，从而降低了frd的正向导通压降。当加反向偏压时，在外电场作用下，n-区的载流子被抽出形成耗尽区，二极管转换为反向阻断状态。
3、载流子从n-区反向抽出需要一定的时间，我们将这个影响frd关断速度的过程称为反向恢复，期间所需要的时间为反向恢复时间。frd的反向恢复特性如图2所示。反向恢复时间越短，frd的工作频率越高，能耗越低。如图2所示，反向恢复时间trr为存储时间ta和下降时间tb之和。tb与ta的比值称为软度因子s，s越大表明反向恢复软度越好，即器件能有效避免硬恢复造成的电压过冲和振荡，具有更好的稳定性和可靠性。
4、目前，常用重金属掺杂法、电子辐照法和局域法这三种控制寿命技术来提升二极管的反向恢复速度。控制寿命技术是指向器件内引入深能级复合中心以加快载流子
5、其中，重金属掺杂法通常是向二极管中扩铂或金等重金属，重金属扩散至器件内部以替位原子缺陷或间隙原子缺陷的形式存在。形成的缺陷作为复合中心加快载流子的复合，从而提高器件反向恢复速度。但是重金属掺杂一方面会严重污染器件及生产设备。另一方面掺杂形成的缺陷一般呈u型分布，缺陷会集中于器件表面从而影响器件的欧姆接触，导致正向导通压降及反向截至电流增大，对器件性能负面影响较大。
6、电子辐照法是采用高能电子束对半导体进行轰击，使电子进入半导体内部并与硅原子发生碰撞形成缺陷。这些缺陷可以作为复合中心控制少子寿命，从而减小二极管的反向恢复时间。但是电子辐照产生的缺陷会衰减甚至降低，极度不稳定。而且与传统的扩铂工艺相比器件产生的漏电更大，高温特性差。
7、局域寿命控制技术是指将h+或he2+轻离子辐照感生缺陷作为复合中心减少少子寿命。但是受限于单次轻离子辐照只能在器件内部得到固定宽度的复合中心区，想要形成任意浓度的复合中心区域分布就要对器件进行多次辐照，大幅增加器件成本的同时降低生产效率，无法大规模应用。
8、综上所述，寻找更为环保、便捷、有效的器件反向恢复特性改善技术迫在眉睫，且该技术需同时兼顾二极管的正向导通压降、反向截至电流及反向恢复软度等重要性能参数。
技术实现思路
1、本专利技术人针对上述问题及技术需求，提出了一种可改善反向恢复特性的frd及制备方法，本专利技术的技术方案如下：
2、一种可改善反向恢复特性的frd，包括n型衬底，所述n型衬底包括正面以及与正面相对应的背面；
3、n型衬底的正面对应设置有正面结构，所述正面结构包括制备于n型衬底内且间隔分布的多个p型柱区；
4、所述p型柱区与n型衬底上方用于形成阳极的阳极金属欧姆接触。
5、其进一步的技术方案为，所述正面结构还包括设置于相邻p型柱区之间的n型掺杂区，所述n型掺杂区与对应的p型柱区相接触；
6、所述n型掺杂区的掺杂浓度大于n型衬底的掺杂浓度，且所述n型掺杂区与n型衬底上方用于形成阳极的阳极金属欧姆接触。
7、其进一步的技术方案为，所述n型掺杂区的结深小于p型柱区的结深。
8、其进一步的技术方案为，所述n型衬底的背面对应设置有背面结构，所述背面结构包括制备于n型衬底内且间隔分布的多个n型阴极区；
9、所述n型阴极区与设置于所述n型衬底背面用于形成阴极的阴极金属欧姆接触。
10、其进一步的技术方案为，所述n型阴极区的掺杂浓度大于n型衬底的掺杂浓度。
11、其进一步的技术方案为，相邻的n型阴极区之间设置有填充槽，所述填充槽的侧壁与对应的n型阴极区接触，且填充槽内填充有绝缘介质。
12、其进一步的技术方案为，所述填充槽的槽深不小于n型阴极区的结深。
13、其进一步的技术方案为，所述绝缘介质包括二氧化硅。
14、一种可改善反向恢复特性的frd的制备方法，其特征在于，用于制备上述frd，其中，所述制备方法包括：
15、提供n型衬底，并在所述n型衬底的正面进行正面工艺，以制备得到所需的正面结构，所述正面结构包括制备于n型衬底内且间隔分布的多个p型柱区；
16、所述p型柱区与n型衬底上方用于形成阳极的阳极金属欧姆接触。
17、其进一步的技术方案为，通过多次离子注入工艺制备得到p型柱区，进行多次离子注入工艺时，离子的注入能量依次减小。
18、本专利技术的有益技术效果是：
19、本专利技术提供的可改善反向恢复特性的frd能够避免传统寿命控制技术导致的二极管导通压降升高、反向漏电增加及高温特性差等问题，通过间隔分布的p型柱区控制阳极的发射效率并增加反向耐压，减小了衬底内的载流子存储量，减小了反向恢复最大电流值及反向恢复时间。此外，本专利技术还通过背面结构控制了阴极发射效率，进一步减小反向恢复时间，在不影响frd性能的基础上改善了frd的反向恢复特性。
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1.一种可改善反向恢复特性的FRD，其特征在于，包括N型衬底，所述N型衬底包括正面以及与正面相对应的背面；
2.根据权利要求1所述的可改善反向恢复特性的FRD，其特征在于，所述正面结构还包括设置于相邻P型柱区之间的N型掺杂区，所述N型掺杂区与对应的P型柱区相接触；
3.根据权利要求2所述的可改善反向恢复特性的FRD，其特征在于，所述N型掺杂区的结深小于P型柱区的结深。
4.根据权利要求1所述的可改善反向恢复特性的FRD，其特征在于，所述N型衬底的背面对应设置有背面结构，所述背面结构包括制备于N型衬底内且间隔分布的多个N型阴极区；
5.根据权利要求4所述的可改善反向恢复特性的FRD，其特征在于，所述N型阴极区的掺杂浓度大于N型衬底的掺杂浓度。
6.根据权利要求4所述的可改善反向恢复特性的FRD，其特征在于，相邻的N型阴极区之间设置有填充槽，所述填充槽的侧壁与对应的N型阴极区接触，且填充槽内填充有绝缘介质。
7.根据权利要求6所述的可改善反向恢复特性的FRD，其特征在于，所述填充槽的槽深不小于N型阴极区的结深。<...
【技术特征摘要】
1.一种可改善反向恢复特性的frd，其特征在于，包括n型衬底，所述n型衬底包括正面以及与正面相对应的背面；
2.根据权利要求1所述的可改善反向恢复特性的frd，其特征在于，所述正面结构还包括设置于相邻p型柱区之间的n型掺杂区，所述n型掺杂区与对应的p型柱区相接触；
3.根据权利要求2所述的可改善反向恢复特性的frd，其特征在于，所述n型掺杂区的结深小于p型柱区的结深。
4.根据权利要求1所述的可改善反向恢复特性的frd，其特征在于，所述n型衬底的背面对应设置有背面结构，所述背面结构包括制备于n型衬底内且间隔分布的多个n型阴极区；
5.根据权利要求4所述的可改善反向恢复特性的frd，其特征在于，所述n型阴极区的掺杂浓度大于n型衬底的掺杂浓度。
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【专利技术属性】
技术研发人员：李娜，王万，柴晨凯，
申请(专利权)人：江苏索力德普半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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