一种功率二极管器件制造技术

一种功率二极管器件，其元胞结构包括：n型轻掺杂浓度的漂移区，所述n型轻掺杂浓度的漂移区的上部平面相接触的设有阳极结构，所述n型轻掺杂浓度的漂移区的下部平面相接触的设有阴极结构，所述阳极结构由至少一个p型重掺杂浓度的阳极区和至少一个的p型中等掺杂浓度的槽型阳极区构成，所述阴极结构由至少一个n型重掺杂浓度的阴极区和至少一个p型重掺杂浓度的阴极区构成，所述p型重掺杂浓度的阴极区与所述n型重掺杂浓度的阴极区通过第一背面槽型介质区以及第二背面槽型介质区相互隔离。本发明专利技术与普通PiN功率二极管相比，本发明专利技术提供的功率二极管能够降低反向恢复电荷以及提高反向恢复软度，消除反向恢复过程中的电流和电压的震荡。的震荡。的震荡。

【技术实现步骤摘要】
一种功率二极管器件


[0001]本专利技术涉及半导体器件相关
，尤其涉及一种功率二极管器件。

技术介绍

[0002]功率二极管常用于续流应用，其用于续流应用的功率二极管也称为续流二极管。
[0003]在续流应用中，续流二极管的反向恢复软度需要高（避免电流和电压的震荡），以及反向恢复电荷需要少（降低反向恢复峰值电流以及反向恢复功耗）。降低少子寿命能够降低反向恢复电荷，但一味地降低少子寿命会以增加反偏漏电流为代价。阳极集成n型肖特基接触可以降低阳极的空穴注入效率从而降低反向恢复电荷，但该n型肖特基接触在阻断态下为反偏，高温工作下n型肖特基接触的反偏漏电流会大幅增加。在给定耐压要求下，为了降低Si续流二极管的反向恢复电荷，通常采用寿命控制技术将少子寿命降低至漏电流可以接受的量级，另外再尽量减薄漂移区的厚度，即采用场截止型的PiN结构（在击穿电压下整个漂移区全部耗尽）。
[0004]然而，场截止型的PiN结构会导致反向恢复软度降低。这主要是因为，在二极管反向恢复过程中的反向偏压逐渐增加时，体内的非平衡载流子随着耗尽区的扩展快速从体内排出；场截止型的PiN结构在反向恢复电流达到峰值时（反向偏压已较高），中性区已较薄，体内存储的非平衡载流子较少，于是反向恢复电流从峰值回升至零的整个过程或某个阶段变得非常很快（即存在较高的反向恢复电流速率di
r
/dt），这导致了较低的反向恢复软度。高的di
r
/dt会引发回路中寄生电感上的显著压降，进而引发续流二极管的电流和电压的震荡（引发电磁干扰的问题），乃至于引发续流二极管的烧毁。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种功率二极管器件，以解决上述现有技术的不足，且本专利技术与普通PiN功率二极管相比，本专利技术提供的功率二极管能够降低反向恢复电荷以及提高反向恢复软度，消除反向恢复过程中的电流和电压的震荡，具有较强的实用性。
[0006]为了实现本专利技术的目的，拟采用以下技术：一种功率二极管器件，其元胞结构包括：n型轻掺杂浓度的漂移区，所述n型轻掺杂浓度的漂移区的上部设有阳极结构，所述n型轻掺杂浓度的漂移区的下部设有阴极结构；所述阳极结构由至少一个p型重掺杂浓度的阳极区和至少一个的p型中等掺杂浓度的槽型阳极区构成；所述p型中等掺杂浓度的槽型阳极区深入所述n型轻掺杂浓度的漂移区并与所述n型轻掺杂浓度的漂移区直接接触，所述p型中等掺杂浓度的槽型阳极区的顶部平面与所述p型重掺杂的阳极区的底部平面直接接触，所述p型重掺杂浓度的阳极区的底部平面还与所述n型轻掺杂浓度的漂移区直接接触；所述p型重掺杂浓度的阳极区上侧覆盖有阳极导体并形成欧姆接触；所述阳极导体的一部分从器件顶部平面向下深入所述p型中等掺杂浓度的槽型阳
极区；所述阳极导体与所述p型重掺杂的阳极区直接接触形成欧姆接触；所述阳极导体与所述p型中等掺杂浓度的槽型阳极区直接接触形成肖特基接触；所述阳极导体连接至阳极；所述阴极结构由至少一个n型重掺杂浓度的阴极区和至少一个p型重掺杂浓度的阴极区构成，所述p型重掺杂浓度的阴极区与所述n型重掺杂浓度的阴极区通过第一背面槽型介质区以及第二背面槽型介质区相互隔离；所述n型重掺杂浓度的阴极区以及所述p型重掺杂浓度的阴极区的底部平面与阴极导体直接接触形成欧姆接触；所述阴极导体连接至阴极；所述第一背面槽型介质区从器件背面向上深入所述n型轻掺杂浓度的漂移区；所述第一背面槽型介质区的顶部区域被第一n型掺杂的截止环包围，所述第一背面槽型介质区的侧面与所述n型轻掺杂浓度的漂移区以及所述p型重掺杂浓度的阴极区均直接接触且不与所述n型重掺杂浓度的阴极区直接接触；所述第一n型掺杂的截止环与所述n型轻掺杂浓度的漂移区直接接触；所述第二背面槽型介质区从器件背面向上深入所述n型轻掺杂浓度的漂移区；所述第二背面槽型介质区的顶部区域被第二n型掺杂的截止环包围；所述第二背面槽型介质区的侧面与所述n型轻掺杂浓度的漂移区以及所述n型重掺杂浓度的阴极区均直接接触且不与所述p型重掺杂浓度的阴极区直接接触；所述第二n型掺杂的截止环与所述n型轻掺杂浓度的漂移区直接接触；相邻的两个所述第一背面槽型介质区之间为所述n型轻掺杂浓度的漂移区和所述p型重掺杂浓度的阴极区；相邻的两个所述第一n型掺杂的截止环连通形成一个长截止环；所述第一n型掺杂的截止环不与所述第二n型掺杂的截止环连通；相邻的所述第一背面槽型介质区与所述第二背面槽型介质区之间为所述n型轻掺杂浓度的漂移区和一个绝缘介质层；相邻的所述第一背面槽型介质区与所述第二背面槽型介质区之间的n型轻掺杂浓度的漂移区的底部平面与所述绝缘介质层的顶部平面直接接触；所述第一背面槽型介质区、所述第二背面槽型介质区以及所述绝缘介质层的底部平面与所述阴极导体直接接触。
[0007]进一步地，相邻的两个所述第一背面槽型介质区之间不含有第三背面槽型介质区或含有第三背面槽型介质区；当相邻的两个所述第一背面槽型介质区之间含有第三背面槽型介质区时，所述第三背面槽型介质区从器件背面的所述p型重掺杂浓度的阴极区的所在位置向上深入所述n型轻掺杂浓度的漂移区；所述第三背面槽型介质区的顶部区域被第三n型掺杂的截止环包围，所述第三背面槽型介质区的侧面与所述n型轻掺杂浓度的漂移区以及所述p型重掺杂浓度的阴极区均直接接触而不与所述n型重掺杂浓度的阴极区直接接触；所述第三n型掺杂的截止环与所述第一n型掺杂的截止环连通；所述第三背面槽型介质区的底部平面与所述阴极导体直接接触。
[0008]进一步地，相邻的所述第一背面槽型介质区与所述第二背面槽型介质区之间不含
有第四背面槽型介质区或含有第四背面槽型介质区；当相邻的所述第一背面槽型介质区与所述第二背面槽型介质区之间含有第四背面槽型介质区时，所述第四背面槽型介质区从器件背面的所述绝缘介质层的所在位置向上深入所述n型轻掺杂浓度的漂移区；所述第四背面槽型介质区的顶部区域被第四n型掺杂的截止环包围，所述第四背面槽型介质区的侧面与所述n型轻掺杂浓度的漂移区直接接触且不与所述n型重掺杂浓度的阴极区以及所述p型重掺杂浓度的阴极区直接接触；所述第四n型掺杂的截止环既不与所述第一n型掺杂的截止环连通，也不与所述第二n型掺杂的截止环连通；所述第四背面槽型介质区的底部平面与所述阴极导体直接接触。
[0009]上述技术方案的优点在于：本专利技术与普通PiN功率二极管相比，本专利技术提供的功率二极管能够降低反向恢复电荷以及提高反向恢复软度，消除反向恢复过程中的电流和电压的震荡，具有较强的实用性。
附图说明
[0010]图1示出了实施例一中提供的第一种功率二极管结构图。
[0011]图2示出了实施例二中提供的第二种功率二极管结构图。
[0012]图3示出了实施例三中提供的第三种功率二极管结构图。
[0013]图4示出了实施例四中提供的第四种功率二极管结构图。
[0014]图5示出了实施例五中提供的第五种功率二极管结构图。
[0015]图6示出了第一种功率二极管、第二种功率二极管和第三种功率二极管的击穿I
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种功率二极管器件，其元胞结构包括：n型轻掺杂浓度的漂移区，所述n型轻掺杂浓度的漂移区的上部设有阳极结构，所述n型轻掺杂浓度的漂移区的下部设有阴极结构，其特征在于：所述阳极结构由至少一个p型阳极区和至少一个的p型槽型阳极区构成；所述p型槽型阳极区深入所述n型轻掺杂浓度的漂移区并与所述n型轻掺杂浓度的漂移区直接接触，所述p型槽型阳极区的顶部平面与所述p型阳极区的底部平面直接接触，所述p型阳极区的底部平面还与所述n型轻掺杂浓度的漂移区直接接触；所述p型阳极区上侧覆盖有阳极导体；所述阳极导体的一部分从器件顶部平面向下深入所述p型槽型阳极区；所述阳极导体与所述p型阳极区直接接触；所述阳极导体与所述p型槽型阳极区直接接触；所述阳极导体连接至阳极；所述阴极结构由至少一个n型阴极区和至少一个p型阴极区构成，所述p型阴极区与所述n型阴极区通过第一背面槽型介质区以及第二背面槽型介质区相互隔离；所述n型阴极区以及所述p型阴极区的底部平面与阴极导体直接接触；所述阴极导体连接至阴极。2.根据权利要求1所述的功率二极管器件，其特征在于：p型槽型阳极区为p型中等掺杂浓度的槽型阳极区；p型阳极区为p型重掺杂浓度的阳极区。3.根据权利要求2所述的功率二极管器件，其特征在于：所述p型阳极区与阳极导体连接形成欧姆接触；所述阳极导体与所述p型阳极区连接形成欧姆接触；所述阳极导体与所述p型槽型阳极区接触形成肖特基接触。4.根据权利要求1所述的功率二极管器件，其特征在于，所述第一背面槽型介质区从器件背面向上深入所述n型轻掺杂浓度的漂移区；所述第一背面槽型介质区的顶部区域被第一n型掺杂的截止环包围，所述第一背面槽型介质区的侧面与所述n型轻掺杂浓度的漂移区以及所述p型阴极区均直接接触且不与所述n型阴极区直接接触；所述第一n型掺杂的截止环与所述n型轻掺杂浓度的漂移区直接接触；所述第二背面槽型介质区从器件背面向上深入所述n型轻掺杂浓度的漂移区；所述第二背面槽型介质区的顶部区域被第二n型掺杂的截止环包围；所述第二背面槽型介质区的侧面与所述n型轻掺杂浓度的漂移区以及所述n型阴极区均直接接触且不与所述p型阴极区直接接触；所述第二n型掺杂的截止环与所述n型轻掺杂浓度的漂移区直接接触；相邻的两个所述第一背面槽型介质区之间为所述n型轻掺杂浓度的漂移区和所述p型阴极区；相邻的两个所述第一n型掺杂的截止环连通形成一个长截止环；所述第一n型掺杂的截止环不与...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯永，李健儿，冯艾城，胡仲波，马瑶，黄铭敏，李芸，陈昶，
申请(专利权)人：四川上特科技有限公司，
类型：发明
国别省市：