快恢复二极管和电子设备制造技术

本实用新型专利技术提供了快恢复二极管和电子设备。所述快恢复二极管包括：第一导电类型衬底；第一导电类型外延层，第一导电类型外延层设置在第一导电类型衬底的上表面上；第二导电类型阳极区，第二导电类型阳极区设置在第一导电类型外延层的上表面上；至少一个沟槽，至少一个沟槽从第二导电类型阳极区的表面穿过第二导电类型阳极区并延伸至第一导电类型外延层中，或从第一导电类型外延层的表面向第一导电类型外延层中延伸。由此，上述结构的快恢复二极管的开关频率较高，开关软度较佳；且快恢复二极管的制作工艺更简单，制作成本更低。

【技术实现步骤摘要】
快恢复二极管和电子设备
本技术涉及二极管
，具体的，涉及快恢复二极管和电子设备。
技术介绍
快恢复二极管(FRD)作为新一代电力半导体器件具有高频率、高电压、大电流、低损耗和低电磁干扰等优点，广泛的应用于电力电子电路中，与三端高频功率开关器件(如功率MOSFET、IGBT等)配合使用起续航嵌位和高频整流作用。近年来，随着电力电子的发展，要求更高的工作频率，以及更好的开关软度的快恢复二极管，而载流子的寿命以及分布对FRD的开关频率以及开关软度有着重要的影响。目前主要通过重金属掺杂，电子辐照以及局域寿命控制等工艺来控制过剩载流子的寿命，从而降低关断时间，提高工作频率。但是上述寿命控制手段都存在明显的缺陷：由电子辐照工艺得到的器件，虽然提高开关工作频率，但是同时降低开关的软度，并且该工艺所形成的缺陷不稳定，不利于器件的长期使用；采用重金属掺杂的器件，重金属在器件的分布不可控；采用质子以及氦离子注入等形成的局域寿命控制的器件，在提高开关工作频率的同时，优化器件的开关软度，但是该工艺需要注入的能量高，成本高，工艺难度大不易实现。因此，关于快恢复二极管的研究有待深入。
技术实现思路
本技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本技术的一个目的在于提出一种具有更高工作频率、良好的开关软度、易于制作、或制作成本低等优点的快恢复二极管。在本技术的一个方面，本技术提供了一种快恢复二极管。根据本技术的实施例，所述快恢复二极管包括：第一导电类型衬底；第一导电类型外延层，所述第一导电类型外延层设置在所述第一导电类型衬底的上表面上；第二导电类型阳极区，所述第二导电类型阳极区设置在所述第一导电类型外延层的上表面上；至少一个内壁粗糙的沟槽，至少一个所述沟槽贯穿所述第二导电类型阳极区并延伸至所述第一导电类型外延层中，或从所述第一导电类型外延层的上表面向所述第一导电类型外延层中延伸。由此，沟槽内壁的粗糙会使得内壁存在大量的缺陷，该缺陷可以形成稳定的复合中心，作为局域寿命控制区，在快恢复二极管反向恢复的过程中，复合中心与少数载流子复合，进而降低少数载流子的寿命，以此达到局域寿命控制的目的，进而有效提高快恢复二极管的开关频率和开关软度；并且可以通过控制沟槽的数量以及深度来控制复合中心的多少；且上述通过形成沟槽形成复合中心，而无需采用高能离子注入，使得快恢复二极管的制作工艺更简单，制作成本更低。在本技术的另一方面，本技术提供了一种电子设备。根据本技术的实施例，所述电子设备包括前面所述的快恢复二极管。由此，该电子设备具有较快的反向恢复时间、较大的恢复软度、较长的使用寿命以及较低的制作成本。本领域技术人员可以理解，该电子设备具有前面所述的快恢复二极管的所有特征和优点，在此不再一一赘述。附图说明图1是本技术一个实施例中快恢复二极管的结构示意图；图2是本技术另一个实施例中快恢复二极管的结构示意图；图3是本技术又一个实施例中快恢复二极管的结构示意图；图4是本技术又一个实施例中快恢复二极管的结构示意图；图5是本技术又一个实施例中快恢复二极管的结构示意图；图6是本技术又一个实施例中快恢复二极管的结构示意图；图7是本技术又一个实施例中快恢复二极管的结构示意图；图8是本技术又一个实施例中快恢复二极管的结构示意图；图9是本技术又一个实施例中快恢复二极管的结构示意图；图10是本技术又一个实施例中快恢复二极管的结构示意图；图11是本技术又一个实施例中快恢复二极管的结构示意图；图12是本技术又一个实施例中快恢复二极管的结构示意图。具体实施方式下面详细描述本技术的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。在本技术的一个方面，本技术提供了一种快恢复二极管。根据本技术的实施例，参照图1和图2，快恢复二极管包括：第一导电类型衬底10；第一导电类型外延层20，第一导电类型外延层20设置在第一导电类型衬底10的上表面上；第二导电类型阳极区30，第二导电类型阳极区30设置在第一导电类型外延层20的上表面上；至少一个内壁粗糙的沟槽40，至少一个内壁粗糙的沟槽40贯穿第二导电类型阳极区30并延伸至第一导电类型外延层20中(如图1所示)，或从第一导电类型外延层20的上表面向第一导电类型外延层20中延伸(如图2所示)。由此，沟槽内壁的粗糙会使得内壁存在大量的缺陷，该缺陷可以形成稳定的复合中心，作为局域寿命控制区，在快恢复二极管反向恢复的过程中，复合中心与少数载流子复合，进而降低少数载流子的寿命，以此达到局域寿命控制的目的，进而有效提高快恢复二极管的开关频率和开关软度，有效保证快恢复二极管电路的可靠性和稳定性；并且可以通过控制沟槽的数量以及深度来控制复合中心的多少；且上述通过形成沟槽形成复合中心，而无需采用高能离子注入，使得快恢复二极管的制作工艺更简单，制作成本更低。需要说明的是，本文中第一导电类型和第二导电类型没有特殊的限制要求，其中一个为N型导电，则另一个为P型导电，比如第一导电类型为N型导电，则第二导电类型为P型导电。根据本技术的实施例，第一导电类型衬底和第一导电类型外延层的具体材料没有限制要求，本领域技术人员可以根据实际需求灵活选择，例如，在本技术的一些实施例中，第一导电类型衬底和第一导电类型外延层可以是由硅材料形成的。由此，可以提高快恢复二极管的使用性能。根据本技术的实施例，为提高快恢复二极管的开关软度等性能，第一导电类型衬底的离子掺杂浓度大于第一导电类型外延层的离子掺杂浓度，其具体的掺杂浓度没有限制要求，本领域技术人员根据实际需求灵活选择即可。根据本技术的实施例，第一导电类型衬底和第一导电类型外延层的形成方法也没有限制要求，本领域技术人员可以根据实际需求灵活选择常规技术手段即可，比如，形成第一导电类型衬底，然后通过外延的方法得到所需掺杂浓度的外延层。根据本技术的实施例，第一导电类型外延层为单层结构或依次层叠的掺杂离子浓度不同的多层结构。由此，本领域技术人员可以根据快恢复二极管的使用要求以及沟槽的设置位置等实际情况灵活选择第一导电类型外延层的结构。根据本技术的实施例，第二导电类型阳极区中离子掺杂浓度没有限制要求，本领域技术人员根据实际需求灵活选择即可。第二导电类型阳极区的形成方法也没有特殊要求，本领域技术人员采用常规技术手段即可，比如通过将掺杂离子注入到第一导电类型外延层中，然后通过高温，在高温的过程中注入的掺杂离子扩散形成第二导电类型阳极区。根据本技术的实施例，沟槽40还可以仅仅设置在第二导电类型阳极区30中，在一些示例中，如图3所示，沟槽40的底部位于第二导电类型阳极区30的底部，和第二导电类型外延层20的上表面的交界处，由此，该结构的沟槽由于内壁粗糙，也会存在大量的缺陷，该缺陷可以形成稳定的复合中心，作为局域寿命控制区，在快恢复二极管反向恢复的过程中，复合中心与少数载流子复合，进而降低少数载流子的寿命，以此达到局域寿命控制的目的，进而有效提高快恢复二极管的开关频率和开关软度。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种快恢复二极管，其特征在于，包括：第一导电类型衬底；第一导电类型外延层，所述第一导电类型外延层设置在所述第一导电类型衬底的上表面上；第二导电类型阳极区，所述第二导电类型阳极区设置在所述第一导电类型外延层的上表面上；至少一个内壁粗糙的沟槽，至少一个所述沟槽贯穿所述第二导电类型阳极区并延伸至所述第一导电类型外延层中，或从所述第一导电类型外延层的上表面向所述第一导电类型外延层中延伸。

【技术特征摘要】
1.一种快恢复二极管，其特征在于，包括：第一导电类型衬底；第一导电类型外延层，所述第一导电类型外延层设置在所述第一导电类型衬底的上表面上；第二导电类型阳极区，所述第二导电类型阳极区设置在所述第一导电类型外延层的上表面上；至少一个内壁粗糙的沟槽，至少一个所述沟槽贯穿所述第二导电类型阳极区并延伸至所述第一导电类型外延层中，或从所述第一导电类型外延层的上表面向所述第一导电类型外延层中延伸。2.根据权利要求1所述的快恢复二极管，其特征在于，所述沟槽的截面的形状选自矩形和U形中的至少一种。3.根据权利要求1所述的快恢复二极管，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝瑞红，肖秀光，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，深圳比亚迪微电子有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44