【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种fce二极管及制备方法，尤其是一种可提升空穴注入效率的fce二极管及制备方法。
技术介绍
1、在电力电子技术中，开关器件(如绝缘栅双极型晶体管igbt)需要一个与之并联并提供续流回路的快恢复二极管(fast recovery diode，frd)，为了与开关器件的关断能力相匹配，frd需要具有快速的导通和关断能力，即具备较低的正向导通电压vf和较短的反向恢复时间；同时，为了提升能效与可靠性，frd需要同时具有较小的反向恢复电流和软的反向恢复特性。
2、对快恢复二极管，主要包括pin、sbd、mps等结构形式，其中，基于pin结构的快恢复二极管，由于在高压大电流的电路中具有良好的耐压性且漏电较低，因此，pin型frd得到广泛应用。
3、pin型frd，在反向恢复过程中，由于空穴往阳极侧移动，电子往阴极侧移动，这些移动的电子和空穴会带来额外的电场，并叠加在pin型frd内部的电场上，致使pin型frd内部的p+n结的电场峰值增大，在反向电流较大时，pin型frd内n+n结处的电子会带来另一个场强尖峰，即形成egawa型电场，此时，会为pin型frd带来了较大的动态雪崩击穿风险。
4、为了提高pin型frd的抗动态雪崩能力，同时提升快恢复二极管反向恢复的软度，已有研究者提出场电荷抽取结构型二极管，也即为fce(field charge extraction)型frd。与传统pin型frd不同的是，fce型frd的阴极结构，形成了pin二极管和pnp晶体管并联的结构，其中，在反向恢复
5、此外，由于阴极p+区在反向恢复期间不断注入空穴，阴极n+区和阴极p+区上方的载流子浓度较高，电场在此处被充分抑制，避免了阴极附近电场尖峰的形成，提高了器件的抗动态雪崩能力。
6、由上述说明可知，对fce型frd，由于在阴极处存在阴极p+区，阴极p+区消耗了现有技术中阴极n+区的面积，此时，在正向导通时，无法向fce型frd内部注入电子，从而损失了阴极向内部注入电子的面积，此时，导致fce型frd内部的载流子浓度较传统的pin二极管结构低，fce型frd的导通压降升高，功耗增加。
7、传统的fce型frd中，在反向电流达到峰值之后，阴极p+区仍然会注入空穴电流，并逐渐成为反向恢复电流的主要部分，造成较长的反向恢复拖尾，不利于器件的快速关断，增加了二极管的开关损耗。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种可提升空穴注入效率的fce二极管及制备方法，其可提升反向恢复阶段的空穴注入效率，降低阴极的接触效果，与现有工艺兼容，安全可靠。
2、按照本专利技术提供的技术方案，一种可提升空穴注入效率的fce二极管，所述fce二极管包括：
3、半导体衬底，呈n导电类型；
4、阳极结构，制备于所述半导体衬底的正面；
5、fce型阴极结构，制备于所述半导体衬底的背面，其中，所述fce型阴极结构包括阴极n+区、阴极p+区以及与半导体衬底适配电连接的阴极隔离金属；
6、阴极n+区通过阴极隔离金属与阴极p+区间隔，且阴极隔离金属与所间隔的阴极n+区以及阴极p+区均欧姆接触。
7、在半导体衬底的背面设置背面隔离沟槽，其中，
8、利用背面隔离沟槽将阴极n+区与相邻的阴极p+区间隔，且背面隔离沟槽的深度不小于阴极n+区、阴极p+区相应的厚度；
9、阴极隔离金属至少填充在背面隔离沟槽内。
10、所述半导体衬底包括n型漂移区以及邻接所述n型漂移区的n型缓冲层，其中，
11、阳极结构制备于n型漂移区上，
12、阴极n+区、阴极p+区位于n型缓冲层上，阴极隔离金属与n型缓冲层适配电连接。
13、所述阴极隔离金属与n型缓冲层接触电连接，
14、或者，
15、阴极隔离金属通过填充在背面隔离沟槽内的沟槽内填充连接体与n型缓冲层电连接，其中，
16、阴极隔离金属与n型缓冲层的接触电连接状态包括欧姆接触和/或肖特基接触。
17、阴极隔离金属与n型缓冲层的接触连接状态为肖特基接触或欧姆接触时，至少在n型缓冲层内设置接触连接区，其中，
18、接触连接区的导电类型与n型缓冲层的导电类型相一致；
19、所述接触连接区的掺杂浓度不低于n型缓冲层的掺杂浓度，接触连接区的深度不大于n型缓冲层的厚度；
20、在所述fce二极管的截面上，接触连接区的宽度不小于背面隔离沟槽的槽宽。
21、所述沟槽内填充连接体位于背面隔离沟槽的槽底，且沟槽内填充连接体的导电类型与接触连接区的导电类型相一致；
22、沟槽内填充连接体的掺杂浓度不低于接触连接区的掺杂浓度。
23、阴极隔离金属与n型缓冲层的接触电连接状态为肖特基接触时，阴极隔离金属与n型缓冲层直接接触。
24、一种可提升空穴注入效率的fce二极管的制备方法，其用于制备上述所述的fce二极管，其中，所述制备方法包括：
25、提供呈n导电类型的半导体衬底，并对所述半导体衬底依次进行正面工艺以及背面工艺，其中，利用正面工艺制备得到位于半导体衬底正面的阳极结构，利用背面工艺制备得到fce型阴极结构，
26、对制备得到的fce型阴极结构，包括阴极n+区、阴极p+区以及与半导体衬底适配电连接的阴极隔离金属；
27、阴极n+区通过阴极隔离金属与阴极p+区间隔，且阴极隔离金属与所间隔的阴极n+区以及阴极p+区均欧姆接触。
28、对制备得到fce型阴极结构的背面工艺，所述背面工艺包括：
29、制备得到n型缓冲层；
30、基于n型缓冲层制备得到阴极n+基区以及阴极p+基区，其中，阴极n+基区、阴极p+基区与n型缓冲层接触，且阴极n+基区与阴极p+基区接触；
31、对上述的阴极n+基区以及阴极p+基区进行沟槽刻蚀，以在沟槽刻蚀后形成背面隔离沟槽，并基于阴极n+基区形成阴极n+区，基于阴极p+基区形成阴极p+区，其中，背面隔离沟槽的槽深不小于阴极n+区、阴极p+区相应的厚度，利用背面隔离沟槽将阴极n+区与相邻的阴极p+区间隔；
32、进行阴极金属制备工艺，以至少制备得到阴极隔离金属，其中，所述阴极隔离金属至少填充在背面隔离沟槽内，阴极隔离金属与所填充背面隔离沟槽两侧阴极n+区以及阴极p+区均欧姆接触，阴极隔离金属与n型缓冲层适配电连接。
33、所述阴极隔离金属与n型缓冲层接触电连接，
34、或者，
35、阴极隔离金属通过填充在背面隔离沟槽内的沟槽内填充连本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种可提升空穴注入效率的FCE二极管，其特征是，所述FCE二极管包括：
2.根据权利要求1所述的可提升空穴注入效率的FCE二极管，其特征是：在半导体衬底的背面设置背面隔离沟槽，其中，
3.根据权利要求2所述的可提升空穴注入效率的FCE二极管，其特征是：所述半导体衬底包括N型漂移区以及邻接所述N型漂移区的N型缓冲层，其中，
4.根据权利要求3所述的可提升空穴注入效率的FCE二极管，其特征是：所述阴极隔离金属与N型缓冲层接触电连接，
5.根据权利要求4所述的可提升空穴注入效率的FCE二极管，其特征是，阴极隔离金属与N型缓冲层的接触连接状态为肖特基接触或欧姆接触时，至少在N型缓冲层内设置接触连接区，其中，
6.根据权利要求5所述的可提升空穴注入效率的FCE二极管，其特征是，所述沟槽内填充连接体位于背面隔离沟槽的槽底，且沟槽内填充连接体的导电类型与接触连接区的导电类型相一致；
7.根据权利要求4所述的可提升空穴注入效率的FCE二极管，其特征是，阴极隔离金属与N型缓冲层的接触电连接状态为肖特基接触时，阴极隔离金属与
8.一种可提升空穴注入效率的FCE二极管的制备方法，其特征是，用于制备上述权利要求1～权利要求7中任一项所述的FCE二极管，其中，所述制备方法包括：
9.根据权利要求8所述的可提升空穴注入效率的FCE二极管的制备方法，其特征是，对制备得到FCE型阴极结构的背面工艺，所述背面工艺包括：
10.根据权利要求9所述的可提升空穴注入效率的FCE二极管的制备方法，其特征是，所述阴极隔离金属与N型缓冲层接触电连接，
...【技术特征摘要】
1.一种可提升空穴注入效率的fce二极管，其特征是，所述fce二极管包括：
2.根据权利要求1所述的可提升空穴注入效率的fce二极管，其特征是：在半导体衬底的背面设置背面隔离沟槽，其中，
3.根据权利要求2所述的可提升空穴注入效率的fce二极管，其特征是：所述半导体衬底包括n型漂移区以及邻接所述n型漂移区的n型缓冲层，其中，
4.根据权利要求3所述的可提升空穴注入效率的fce二极管，其特征是：所述阴极隔离金属与n型缓冲层接触电连接，
5.根据权利要求4所述的可提升空穴注入效率的fce二极管，其特征是，阴极隔离金属与n型缓冲层的接触连接状态为肖特基接触或欧姆接触时，至少在n型缓冲层内设置接触连接区，其中，
6.根据权利要求5所述的可提升空穴注入效率的fce二极管，...
【专利技术属性】
技术研发人员：穆敬仁，钱烽，刘江涛，张广银，
申请(专利权)人：江苏芯长征微电子集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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