一种快恢复二极管及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种快恢复二极管及其制造方法，其中制造方法包括：对二极管主体的背面的N型缓冲层表面进行氧化，形成氧化层；刻蚀二极管主体的背面的预定区域的氧化层，形成开窗口；通过开窗口对二极管主体进行P阱注入，形成P阱区；对剩余氧化层进行刻蚀，露来N++注入窗口；对N++注入窗口注入N++杂质，并进行激活，使得P阱区形成处于浮空状态，与阳极区和漂移区构成内置晶闸管。通过设形成P阱区，然后进行N++注入，使得P阱区形成处于浮空状态，与二极管主体的阳极区和漂移区构成内置晶闸管，协调二极管导通压降与软恢复性能之间的折中关系，使得无需减薄硅片即可获得更好的导通压降与软恢复特性之间的折中关系，获得高品质快恢复二极管。

A fast recovery diode and its fabrication method

The invention discloses a fast recovery diode and a manufacturing method thereof, wherein the manufacturing method includes: oxidizing the surface of the N-type buffer layer on the back of the diode main body to form an oxide layer; etching the oxide layer of the predetermined area on the back of the diode main body to form an open window; and injecting a P-well into the diode main body through the open window. The residual oxide layer is etched to expose the N++ injection window, and the N++ impurity is injected into the N++ injection window to activate the N++ impurity, which makes the P-well formation in a floating state and forms a built-in thyristor with the anode region and the drift region. By setting up a P-well region and then injecting N++ into it, the P-well region is formed in a floating state, and a built-in thyristor is formed with the anode region and the drift region of the diode body to coordinate the compromise between the on-voltage drop of the diode and the soft recovery performance, so that the better on-voltage drop and soft recovery characteristics can be obtained without thinning the silicon wafer. The trade-off between obtaining high quality fast recovery diodes.

【技术实现步骤摘要】
一种快恢复二极管及其制作方法
本专利技术涉及半导体器件制备
，特别是涉及一种快恢复二极管及其制作方法。
技术介绍
快恢复二极管(简称FRD)是一种具有开关特性好、反向恢复时间短特点的半导体二极管，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。快恢复二极管的内部结构与普通PN结二极管不同，它属于PIN结型二极管，即在P型硅材料与N型硅材料中间增加了基区I，构成PIN硅片。因基区很薄，反向恢复电荷很小，所以快恢复二极管的反向恢复时间较短，正向压降较低，反向击穿电压(耐压值)较高。理想的FRD必须同时具备低导通压降、低反向恢复损耗以及高软恢复因子，然而这些特性之间存在本征的矛盾关系，难以同时实现。其中，低导通压降FRD要求其正向导通时体内整体载流子浓度必须足够高，以保证漂移区获得充分的电导调制。而低反向恢复损耗FRD一方面要求其正向导通时体内整体载流子尽量低以使其反向恢复电荷小，另一方面也要求其阳极结附近载流子浓度尽量低以使其获得低的反向恢复峰值电流。软恢复特性良好的FRD则要求其正向导通时阴极侧载流子浓度较高以获得平稳而持续的电流拖尾。为改善FRD的软恢复特性，现有技术中提出FCE二极管，该二极管在阴极侧增加P型注入，该P型注入区与漂移区以及阳极P区形成寄生的三极管，该三极管可以在FRD反向恢复时向漂移区注入空穴，补充被电场扫出的非平衡载流子，从而改善二级管的反向恢复性能。这种FCE二极管通过牺牲部分阴极面积获得较好的软恢复特性，导致其正向导通压降较高。该P型区面积直接决定了FCE二极管的软恢复性能，若该P型区的面积较大，FCE二极管的软恢复性能较好，但同时二极管的正向导通压降将较高，若该P型区的面积较小，则FCE二极管的软恢复性能较差，但同时二极管的正向导通压降较低。通常通过减小二极管漂移区的厚度来获得更好的折中关系，但是这往往会导致二极管安全工作区以及强健性能下降。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种快恢复二极管及其制作方法，可协调二极管导通压降与软恢复性能之间的折中关系，不需要减薄硅片即可获得更好的导通压降与软恢复特性之间的折中关系。为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供了一种快恢复二极管制造方法，包括：步骤1，对二极管主体的背面的N型缓冲层表面进行氧化，形成氧化层；步骤2，刻蚀所述二极管主体的背面的预定区域的氧化层，形成开窗口；步骤3，通过所述开窗口对所述二极管主体进行P阱注入，形成P阱区；步骤4，对剩余所述氧化层进行刻蚀，露来N++注入窗口；步骤5，对所述N++注入窗口注入N++杂质，并进行激活，使得所述P阱区形成处于浮空状态，与所述二极管主体的阳极区和漂移区构成内置晶闸管。其中，对所述二极管主体进行P阱注入的注入剂量为1e14/cm2～5e14/cm2。其中，所述二极管主体的阳极区P型掺杂剂量为1e12/cm2～1e13/cm2。其中，所述二极管主体的N型缓冲层的掺杂剂量为1e12/cm2～1e14/cm2。其中，所述N型缓冲层的结深为5μm～15μm。其中，所述阳极区P型掺杂结深为5μm～15μm。除此之外，本专利技术实施例还提供了一种快恢复二极管，包括从下到上设置的氧化层、N++注入层、N型缓冲层、漂流区和阳极区，还包括从所述氧化层底部穿过所述N++注入层到所述N型缓冲层的P阱区，所述P阱区为浮空状态，将所述N++注入层分为多个N++注入区，与所述二极管主体的阳极区和漂移区构成内置晶闸管。其中，所述P阱区的注入剂量为1e14/cm2～5e14/cm2。其中，所述二极管主体的N型缓冲层的掺杂剂量为1e12/cm2～1e14/cm2。其中，所述N型缓冲层的结深为5μm～15μm。与现有技术相比较，本专利技术实施例提供的快恢复二极管以及制造方法，具有以下优点：本专利技术实施例提供的快恢复二极管以及制造方法，通过在二极管主体的背面进行氧化刻蚀形成开窗口进行P阱注入，形成P阱区，然后进行N++注入，使得P阱区形成处于浮空状态，与所述二极管主体的阳极区和漂移区构成内置晶闸管，协调二极管导通压降与软恢复性能之间的折中关系，使得无需减薄硅片即可获得更好的导通压降与软恢复特性之间的折中关系，获得高品质快恢复二极管，增加工艺步骤较少，而且工艺步骤也在传统的工艺步骤之内，无需增加新的设备，成本增加较少。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的快恢复二极管制造方法的一种具体实施方式的步骤流程示意图；图2为本专利技术实施例提供的快恢复二极管的一种具体实施方式的结构示意图。具体实施方式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，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。请参考图1～图2，图1为本专利技术实施例提供的快恢复二极管制造方法的一种具体实施方式的步骤流程示意图；图2为本专利技术实施例提供的快恢复二极管的一种具体实施方式的结构示意图。在一种具体实施方式中，所述快恢复二极管制造方法，包括：步骤1，对二极管主体的背面的N型缓冲层表面进行氧化，形成氧化层；这里设置氧化层的目的是为了形成保护，以便之后进行选择性的刻蚀，形成P阱的开窗口，本专利技术对于氧化的方法以及氧化层的形成厚度不做具体限定。步骤2，刻蚀所述二极管主体的背面的预定区域的氧化层，形成开窗口；这里的开窗口的设置是为了之后进行P阱注入，形成P阱区，本专利技术对于开窗口的尺寸以及开窗方式不做限定，可以采用干法刻蚀也可以采用曝光显影的方法进行刻蚀。步骤3，通过所述开窗口对所述二极管主体进行P阱注入，形成P阱区；步骤4，对剩余所述氧化层进行刻蚀，露来N++注入窗口；步骤5，对所述N++注入窗口注入N++杂质，并进行激活，使得所述P阱区形成处于浮空状态，与所述二极管主体的阳极区和漂移区构成内置晶闸管。通过在二极管主体的背面进行氧化刻蚀形成开窗口进行P阱注入，形成P阱区，然后进行N++注入，使得P阱区形成处于浮空状态，与所述二极管主体的阳极区和漂移区构成内置晶闸管，协调二极管导通压降与软恢复性能之间的折中关系，使得无需减薄硅片即可获得更好的导通压降与软恢复特性之间的折中关系，获得高品质快恢复二极管，增加工艺步骤较少，而且工艺步骤也在传统的工艺步骤之内，无需增加新的设备，成本增加较少。本专利技术中对于P阱注入的剂量不做限定，对于注入的离子的深度以及离子种类不做限定，一般需要根据需要的快恢复二极管的可以接受的制造成本以及特性进行设计，一般对所述二极管主体进行P阱注入的注入剂量为1e14/cm2～5e14/cm2。其中的注入的结深一般为几微米到十几微米。本专利技术中影响快速二极管的特性的除了上述的P阱的特性之外，还与阳极区域P掺杂以及N型缓冲层的掺杂和厚度相关。本专利技术对于二极管主体的阳极区P型掺杂剂量以及二极管主体的N型缓冲层的掺杂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种快恢复二极管制造方法，其特征在于，包括：步骤1，对二极管主体的背面的N型缓冲层表面进行氧化，形成氧化层；步骤2，刻蚀所述二极管主体的背面的预定区域的氧化层，形成开窗口；步骤3，通过所述开窗口对所述二极管主体进行P阱注入，形成P阱区；步骤4，对剩余所述氧化层进行刻蚀，露来N++注入窗口；步骤5，对所述N++注入窗口注入N++杂质，并进行激活，使得所述P阱区形成处于浮空状态，与所述二极管主体的阳极区和漂移区构成内置晶闸管。

【技术特征摘要】
1.一种快恢复二极管制造方法，其特征在于，包括：步骤1，对二极管主体的背面的N型缓冲层表面进行氧化，形成氧化层；步骤2，刻蚀所述二极管主体的背面的预定区域的氧化层，形成开窗口；步骤3，通过所述开窗口对所述二极管主体进行P阱注入，形成P阱区；步骤4，对剩余所述氧化层进行刻蚀，露来N++注入窗口；步骤5，对所述N++注入窗口注入N++杂质，并进行激活，使得所述P阱区形成处于浮空状态，与所述二极管主体的阳极区和漂移区构成内置晶闸管。2.如权利要求1所述快恢复二极管制造方法，其特征在于，对所述二极管主体进行P阱注入的注入剂量为1e14/cm2～5e14/cm2。3.如权利要求2所述快恢复二极管制造方法，其特征在于，所述二极管主体的阳极区P型掺杂剂量为1e12/cm2～1e13/cm2。4.如权利要求3所述快恢复二极管制造方法，其特征在于，所述二极管主体的N型缓冲层的掺杂剂量为1e12/cm2～1...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘国友，朱利恒，戴小平，罗海辉，黄建伟，
申请(专利权)人：株洲中车时代电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43