【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种二极管及制备方法，尤其是一种具有阴极隔离的fce二极管及制备方法。
技术介绍
1、随着新能源等新兴产业的不断发展，功率半导体器件及基于功率半导体器件的模块，在这些新兴产业中所起的作用也日益突出，功率二极管便是其中最常用的器件，主要用做整流和续流。随着igbt(insulate-gate bipolar transistor)等开关器件应用技术的不断提升，对与之配套使用的功率二极管也提出了更高的要求，其中，最重要的便是快速软恢复能力及抗动态雪崩的能力，以能减小二极管的开关损耗以及其反向恢复期间产生的电压尖峰，从而简化吸收电路，提高开关器件工作的可靠性和寿命。
2、功率器件的大部分应用电路中，负载多为感性负载，导通时，感性负载上承载的高压电动势，在关断时，易造成功率器件的损坏，因此，需要利用二极管进行续流，消耗负载上的电动势，确保器件开关的可靠性。为了最大限度地发挥开关器件的性能，要求续流二极管不仅能在大电流下工作，还要能够在短时间内进行恢复；同时，为了避免电流震荡引起器件损坏，二极管反向恢复末期要尽量软，且拖尾电流要长。
3、目前，多采用快恢复二极管frd(fast recovery diode)作为开关器件的续流二极管；对快恢复二极管frd，在正向导通期间，半导体衬底内的n型基区充满了大量载流子，但关断时，这些存储电荷都要被抽走。导通期间，非平衡载流子越多，其正向压降越小，其正向特性也越好，但其反向恢复也就越慢，反向恢复损耗也就越大，叠加后，开关器件的开关损耗也会增加。
4、
5、在fce二极管反向耐压的初始阶段，阴极p+区上方的缓冲层内的电子，在反向偏压下会漂移到阴极n+区，此时，阴极电流由电子电流组成。当反向电流增大到使pnp三极管开启时，阴极p+区中的空穴将注入到缓冲层，阴极p+区开始向n型基区注入空穴载流子，这些载流子补充即将被电场耗尽的等离子层，维持二极管的拖尾电流，使二极管获得软恢复。fce二极管的另一特点是：在反向恢复时，阴极p+区可显著增加在雪崩过程中阴极n+区的空穴密度，从而可降低电场峰值，改善了二极管的雪崩鲁棒性。
6、但由于设置阴极p+区导致阴极n+区面积减小，在阳极注入效率不变的情况下，导通状态下，n型基区载流子浓度降低，fec二极管的导通压降的升高，在反向恢复中，阴极p+区注入空穴的大部分与阴极n+区的过量电子复合，少部分进入n型基区维持拖尾电流。
7、为了增加阴极p+区反向恢复过程中空穴的注入效率，很多方案被提出，如增加阴极p+区的厚度和浓度等，以提升拖尾阶段空穴总量，增加软度；此外，还可提高阴极p区的面积，降低峰值电流。但目前这些方案都会牺牲fce二极管的正向特性，难以满足实际的应用需求。
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，提供一种具有阴极隔离的fce二极管及制备方法，其能有效改善导通压降，反向恢复过程中，弱化阴极电场的同时，提高了空穴向基区注入的效率，提升反向恢复的软度。
2、按照本专利技术提供的技术方案，一种具有阴极隔离的fce二极管，所述fce二极管包括：
3、fce二极管本体，包括半导体衬底以及制备于所述半导体衬底背面的fce阴极结构，其中，fce阴极结构包括阴极n+区以及阴极p+区；
4、绝缘隔离体，用于将fce阴极结构内阴极n+区与相邻的阴极p+区绝缘隔离，且阴极n+区、阴极p+区均与所述绝缘隔离体接触。
5、所述绝缘隔离体的材料包括二氧化硅，其中，
6、在半导体衬底的背面制备绝缘隔离槽，所述绝缘隔离体填充在绝缘隔离槽内，且绝缘隔离体与半导体衬底的背面接触。
7、所述半导体衬底包括n型基区以及与所述n型基区邻接的n型缓冲单元层，其中，
8、利用n型基区形成半导体衬底的正面，且在n型基区上制备阳极结构；
9、利用n型缓冲单元层形成半导体衬底的背面，阴极n+区、阴极p+区以及绝缘隔离体均与n型缓冲单元层接触。
10、所述n型缓冲单元层包括n型缓冲基层，其中，
11、n型缓冲基层的掺杂浓度高于n型基区的掺杂浓度，且n型缓冲基层的掺杂浓度低于阴极n+区的掺杂浓度；
12、阴极n+区、阴极p+区与所述n型缓冲基层接触。
13、所述n型缓冲单元层包括n型第一缓冲区、n型第二缓冲区以及n型埋层，其中，
14、n型埋层位于n型第二缓冲区与阴极p+区之间，且n型埋层与阴极p+区以及n型第二缓冲区接触；
15、n型第一缓冲区至少对阴极n+区覆盖，并与所述阴极n+区接触；
16、n型第一缓冲区与n型第二缓冲区以及n型埋层均接触；
17、n型埋层、n型第一缓冲区以及n型第二缓冲区的掺杂浓度依次增大，且n型第二缓冲区的掺杂浓度低于阴极n+区的掺杂浓度。
18、在fce二极管的截面上，n型埋层的长度不小于阴极p+区的长度，同时，n型第一缓冲区的长度不小于阴极n+区的长度，且n型第二缓冲区的长度与n型埋层的长度相一致；
19、n型第二缓冲区与n型埋层相应的厚度之和，与n型第一缓冲区的厚度相一致。
20、所述阴极n+区与阴极p+区的结深相同。
21、一种具有阴极隔离fce二极管的制备方法，用于制备上述的fce二极管，其中，所述制备方法包括：
22、提供具有n导电类型的半导体衬底，对所述半导体衬底进行fce二极管工艺，以制备形成fce二极管本体，其中，fce二极管本体包括位于半导体衬底背面的fce阴极结构本体，其中，所述fce阴极结构本体包括阴极n+基体以及阴极p+基体，阴极n+基体与相邻的阴极p+基体接触；
23、制备绝缘隔离体，以基于所述阴极n+基体形成阴极n+区，同时基于阴极p+基体形成阴极p+区，绝缘隔离体与阴极n+区以及阴极p+区接触，并利用所述绝缘隔离体将阴极n+区与所述阴极n+区邻近的阴极p+区隔离。
24、制备绝缘隔离体时，制备工艺包括：
25、在半导体衬底的背面进行沟槽刻蚀，以制备得到绝缘隔离槽，其中，在制备得到绝缘隔离槽后，基于阴极n+基体形成阴极n+区，同时基于阴极p+基体形成阴极p+区，阴极n+区与相邻的阴极p+区利用绝缘隔离槽绝缘隔离；
26、在上述绝缘隔离槽内填充绝缘隔离体，所述绝缘隔离体与半导体衬底的背面接触。
27、所述半导体衬底包括n型基区以及与所述n型基区邻接的n型缓冲单元层，其中，
28、利用n型基区形成半导体衬底的正面，且在n型基区上制备阳极结构；
29、利用n型缓冲单元层形成半导体衬底的背面，阴极n+区、阴极本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种具有阴极隔离的FCE二极管，其特征是，所述FCE二极管包括：
2.根据权利要求1所述的具有阴极隔离的FCE二极管，其特征是：所述绝缘隔离体的材料包括二氧化硅，其中，
3.根据权利要求1所述的具有阴极隔离的FCE二极管，其特征是：所述半导体衬底包括N型基区以及与所述N型基区邻接的N型缓冲单元层，其中，
4.根据权利要求3所述的具有阴极隔离的FCE二极管，其特征是：所述N型缓冲单元层包括N型缓冲基层，其中，
5.根据权利要求3所述的具有阴极隔离的FCE二极管，其特征是：所述N型缓冲单元层包括N型第一缓冲区、N型第二缓冲区以及N型埋层，其中，
6.根据权利要求5所述的具有阴极隔离的FCE二极管，其特征是：在FCE二极管的截面上，N型埋层的长度不小于阴极P+区的长度，同时，N型第一缓冲区的长度不小于阴极N+区的长度，且N型第二缓冲区的长度与N型埋层的长度相一致；
7.根据权利要求1至6任一项所述的具有阴极隔离的FCE二极管，其特征是：所述阴极N+区与阴极P+区的结深相同。
8.一种具有阴极隔离FC
9.根据权利要求8所述的具有阴极隔离FCE二极管的制备方法，其特征是，制备绝缘隔离体时，制备工艺包括：
10.根据权利要求8所述的具有阴极隔离FCE二极管的制备方法，其特征是，所述半导体衬底包括N型基区以及与所述N型基区邻接的N型缓冲单元层，其中，
...【技术特征摘要】
1.一种具有阴极隔离的fce二极管，其特征是，所述fce二极管包括：
2.根据权利要求1所述的具有阴极隔离的fce二极管，其特征是：所述绝缘隔离体的材料包括二氧化硅，其中，
3.根据权利要求1所述的具有阴极隔离的fce二极管，其特征是：所述半导体衬底包括n型基区以及与所述n型基区邻接的n型缓冲单元层，其中，
4.根据权利要求3所述的具有阴极隔离的fce二极管，其特征是：所述n型缓冲单元层包括n型缓冲基层，其中，
5.根据权利要求3所述的具有阴极隔离的fce二极管，其特征是：所述n型缓冲单元层包括n型第一缓冲区、n型第二缓冲区以及n型埋层，其中，
6.根据权利要求5所述的具有阴极隔离的fce二极管，其特征是：在fce二极管的...
【专利技术属性】
技术研发人员：钱烽，朱阳军，邓小社，张广银，吴凯，杨飞，
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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