一种二极管及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种二极管及其制备方法，所述二极管包括：第一导电类型的衬底，第一导电类型的外延层，形成于所述衬底的多个第二导电类型的第一埋层，形成于所述外延层的第二导电类型的阱区，正面金属和背面金属，该衬底、外延层以及埋层在该二极管的阴极形成寄生的三极晶体管，从而使得二极管获得较软的反向恢复特性。

【技术实现步骤摘要】
一种二极管及其制备方法
本专利技术涉及半导体器件的设计和制造加工领域，尤其涉及一种二极管及其制造方法。
技术介绍
快速恢复二极管(Fastrecoverydiode，简称FRD)是一种开关特性好、反向恢复时间短的二极管，快速恢复二极管广泛应用于开关电源、逆变器、变频器、PWM脉宽调制器、电机、静电感应等电力电子
快速恢复二极管的一个工作周期中包含正向恢复和反向恢复。正向恢复特性是指快速恢复二极管从正向导通开始到出现较高的瞬态压降，经过一定时间后才能处于稳定状态，该时间长短反映了正向恢复特性；反向恢复特性是指在较短的时间内，二极管能够从正向导通状态恢复到反向关断状态，而反向恢复时间的长短会直接影响整个电路系统的功耗，反向恢复时间越长，系统所浪费的功耗就越大。传统工艺的快速恢复二极管已经不能满足新的应用需求，新应用要求快速恢复二极管不仅要有更短的反向恢复时间，还要求具有较软的恢复特性。
技术实现思路
本专利技术提供一种二极管，使其具有较软的反向恢复特性。一方面，本专利技术提供一种二极管，包括：第一导电类型的衬底；第一导电类型的外延层，形成于所述衬底的上表面，所述外延层的掺杂浓度低于所述衬底的掺杂浓度；多个第二导电类型的第一埋层，所述第一埋层位于所述衬底与所述外延层之间；第二导电类型的阱区，形成于所述外延层上；正面金属和背面金属。另一方面，本专利技术提供一种二极管的制备方法，包括：提供第一导电类型的衬底；在所述衬底上表面注入形成多个第二导电类型的第一埋层；在所述衬底的上表面生长第一导电类型的外延层，所述外延层的掺杂浓度低于所述衬底的掺杂浓度；在所述外延层上形成第二导电类型的阱区；形成正面金属和背面金属。本专利技术实施例提供的技术方案，通过在第一导电类型的衬底与第一导电类型的外延层之间形成多个第二导电类型的第一埋层，从而该衬底、外延层以及埋层在该二极管的阴极形成寄生的三极晶体管，从而获得较软的反向恢复特性。附图说明构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1是本专利技术一些实施例提供的二极管结构示意图；图2是本专利技术另一些实施例提供的二极管结构示意图；图3是本专利技术另一些实施例提供的二极管结构示意图；图4是本专利技术另一些实施例提供的二极管结构示意图；图5是本专利技术另一些实施例提供的二极管结构示意图；图6是本专利技术一些实施例提供的二极管制备方法流程示意图；图7是本专利技术一些实施例提供的在衬底形成第一埋层后的结构示意图；图8是本专利技术一些实施例提供的形成外延层后的结构示意图；图9是本专利技术一些实施例提供的在外延层形成阱区后的结构示意图；图10是本专利技术一些实施例提供的形成正面金属和背面金属后的结构示意图；图11-图13是本专利技术另一些实施例提供的在衬底形成第一埋层和第二埋层后的结构示意图；图14是本专利技术另一些实施例提供的在阱区形成高掺杂区后的结构示意图；图15是本专利技术另一些实施例提供的在阱区之上形成多晶硅后的结构示意图。附图标记说明：1：衬底；2：第一埋层；3：外延层；4：阱区；5：正面金属；6：背面金属；7：第二埋层；8：高掺杂区；9：多晶硅。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。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。需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、步骤的存在，但并不排除一个或多个其它特征、步骤的存在或添加。还应当理解，在此本专利技术说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本专利技术。如在本专利技术说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。还需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该专利技术产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。本专利技术技术方案涉及半导体器件的设计和制造，半导体是指一种导电性可受控制，导电范围可从绝缘体至导体之间变化的材料，常见的半导体材料有硅、锗、砷化镓等，而硅是各种半导体材料中最具有影响力、应用最为广泛的一种。半导体分为本征半导体、P型半导体和N型半导体，不含杂质且无晶格缺陷的半导体称为本征半导体，在纯净的硅晶体中掺入三价元素(如硼、铟、镓等)，使之取代晶格中硅原子的位子，就形成P型半导体，在纯净的硅晶体中掺入五价元素(如磷、砷等)，使之取代晶格中硅原子的位置，就形成了N型半导体，P型半导体和N型半导体的导电类型不同，在本专利技术的实施例中，第一导电类型为N型，第二导电类型为P型，在本专利技术的实施例中，如果没有特别说明，每种导电类型的优选掺杂离子都是可以换为具有相同导电类型的离子，以下就不再赘述。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。本专利技术一些实施例提供一种二极管，请参见图1，一种二极管，包括：第一导电类型的衬底1；第一导电类型的外延层3，形成于所述衬底1的上表面，所述外延层3的掺杂浓度低于所述衬底1的掺杂浓度；多个第二导电类型的第一埋层2，所述第一埋层2位于所述衬底1与所述外延层3之间；第二导电类型的阱区4，形成于所述外延层3上；正面金属5和背面金属6。可以理解，本专利技术技术方案通过在第一导电类型的衬底与第一导电类型的外延层之间形成多个第二导电类型的第一埋层，使得在反向恢复期，反向恢复电流由两部分组成，分别是存储电荷的抽取电流和阴极注入的附加电流，在反向恢复末期，因为有注入的空穴电流和存储的附加载流子，使得反向电流缓慢的减小，从而获得较软的反向恢复特性。具体的，请参见图1，所述衬底1的材质可以为硅衬底1、锗衬底1等，在本实施方式中，所述衬底1的材质优选为硅衬底1，硅为最常见、低廉且性能稳定的半导体材料。在本专利技术的实施例中，所述第一导电类型为N型，所述衬底1的掺杂离子为磷或砷等，所述衬底1掺杂浓度为高掺杂。具体的，请参见图1，所述外延层3通过工艺较为简单的同质外延形成，即所述外延层3的材料与所述衬底1的材料相同，当衬底1的材料为硅时，所述外延层3的材料也为硅，同质外延工艺难度低，工艺控制更容易，在其他实施方式中，所述外延层3还可通过异质外延形成，所述外延层3的材料还可为锗、硒等半导体材料。更具体的，所述外延生长法可以为气相外延生长法、液相外延生长法、真空蒸发生长法、高频溅射生长法、分子束外延生长法等，优选为化学汽相淀积方法(或称气相外延生长法)，化学汽相淀积方法是一种用气态反应原料在固态基体表面反应并淀积成固体薄层或薄膜的工艺，是一种比较成熟的晶体管的外延生长法，该方法将硅与掺杂元素喷射于所述衬底1之上，均匀性，重复性好，且台阶覆盖性优良。更为具体的，所述外延层3本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二极管，其特征在于，包括：第一导电类型的衬底；第一导电类型的外延层，形成于所述衬底的上表面，所述外延层的掺杂浓度低于所述衬底的掺杂浓度；多个第二导电类型的第一埋层，所述第一埋层位于所述衬底与所述外延层之间；第二导电类型的阱区，形成于所述外延层上；正面金属和背面金属。

【技术特征摘要】
1.一种二极管，其特征在于，包括：第一导电类型的衬底；第一导电类型的外延层，形成于所述衬底的上表面，所述外延层的掺杂浓度低于所述衬底的掺杂浓度；多个第二导电类型的第一埋层，所述第一埋层位于所述衬底与所述外延层之间；第二导电类型的阱区，形成于所述外延层上；正面金属和背面金属。2.根据权利要求1所述的二极管，其特征在于，还包括：第一导电类型的第二埋层，所述第二埋层位于所述衬底与所述外延层之间，所述第一埋层及所述第二埋层间隔设置。3.根据权利要求1或2所述的二极管，其特征在于，还包括：多个第二导电类型的高掺杂区，通过注入工艺形成于所述阱区内，所述高掺杂区的上表面与所述阱区的上表面持平，所述高掺杂区的掺杂浓度高于所述阱区的掺杂浓度。4.根据权利要求3所述的二极管，其特征在于，还包括：多个第一导电类型的多晶硅，形成于所述阱区之上，所述多晶硅与所述多个高掺杂区间隔设置，且每个多晶硅均设置于两个高掺杂区中间。5.根据权利要求3所述的二极管，其特征在于，所述第一埋层的位置和数量与所述高掺杂区的位置和数量相对应。6.一种二极管制备方法，其特征在于，所述方法包括：提供第一导电类型的衬底；...

【专利技术属性】
技术研发人员：阳林涛，王永贵，
申请(专利权)人：深圳市天佑照明有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44