CN102623511B - 功率二极管 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种功率二极管，该功率二极管采用NPN结构，其中NPN结构的基极和集电极相连接作为功率二极管的阳极，NPN结构的发射极作为功率二极管的阴极；发射极端发射区域下方设有一个阱注入区，阱注入区的导电类型与发射区域相同，且杂质浓度低于发射区域的杂质浓度；基极下方的衬底内设置埋层，埋层的导电类型与所述基极区域相同，且杂质浓度高于基极区域的杂质浓度。本发明的功率二极管，具有低的衬底漏电和较高的反向击穿电压。

Description

功率二极管
技术领域
本发明涉及一种高压功率二极管结构。
背景技术
二极管是功率电子系统中不可或缺的器件，用于整流、续流等，广泛地采用BiCMOS工艺集成。
一般的二极管，如图1所示的结构，由于寄生三极管器件的存在，在正向工作时有很大的衬底漏电。实测数据显示(见图2)，从二极管的阳极灌入电流(图2的X轴)，可以看到衬底电流(图2中的Isub曲线)非常大，和二极管的阴极电流(图2中的I_Diode_N曲线)都是可比的。
现有基于NPN架构的功率二极管，如图3所示结构，发射结的反向耐压一般比较小。若采用阱作发射极，基极又很容易被穿通，即发射极和集电极直接连通起来了。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种功率二极管，其具有较高的反向耐压能力。
为解决上述技术问题，本发明的功率二极管，其结构为：采用NPN结构，其中NPN结构的基极和集电极连接作为功率二极管的阳极，NPN结构的发射极作为功率二极管的阴极；发射极端发射区域下方设有一个阱注入区，阱注入区的导电类型与发射区域相同，且杂质浓度低于发射区域的杂质浓度；基极下方的衬底里设置埋层，埋层的导电类型与基极区域相同，且杂质浓度高于基极区域的杂质浓度。
本发明的功率二极管结构，把NPN结构中的基极和集电极连接作为二极管的阳极，发射极作为二极管的阴极，从而有效地降低了二极管正向工作时的衬底漏电。同时发射极采用了掺杂浓度较小的阱，提高了器件的反向耐压。另外在基极区域下方使用了具有相同导电类型的埋层，有效避免了集电极和发射极之间穿通的问题。
附图说明
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1为现有的二极管结构示意图；
图2为图1所示二极管的电流示意图；
图3为现有的NPN构架的功率二极管结构示意图；
图4为本发明的功率二极管的结构示意图；
图5为图4所示的结构中形成阳极和阴极后的结构示意图；
图6为本发明的功率二极管的正向电流示意图；
图7为本发明的功率二极管的反向击穿电压示意图。
具体实施方式
本发明的NPN架构的功率二极管，NPN结构中的基极和集电极连接作为功率二极管的阳极，发射极作为功率二极管的阴极。在现有的NPN结构的基础上，在发射极端的发射区域下方增设一个阱注入区，该阱注入区的导电类型与发射区域相同，但杂质浓度低于发射区域的杂质浓度，用于提高器件的反向耐压。而为了防止集电极和发射极之间的穿通问题，在基极下方的衬底设置埋层，埋层的导电类型与基极区域相同，但杂质浓度高于基极区域的杂质浓度(见图4和图5)。以图5为例，即基极下方的P型埋层的杂质浓度高于HVPW区域的杂质浓度。
上述结构中发射极为N型，发射极下的阱注入区为N阱；基极为P型(由高压P阱组成，见图5中的HVPW)，集电极为N型。发射极和基极位于同一个P阱中，且由场氧化区隔离开。基极下方的埋层为P型埋层，位于HVPW下方。在阱注入区下方设置有高压阱注入区(为图5中的高压N阱，常规结构中的发射极区域)，同样位于P阱中，其导电类型与阱注入区相同，且杂质浓度低于阱注入区的杂质浓度，如此设置能得到更高的反向耐压。本发明的功率二极管制备中，发射极端的设置可与集电极端的相同，从上往下分别为N+注入区(用于和金属形成欧姆接触)、N阱注入区和高压N阱注入区。图4中的N+区域和P+区域分别用于和金属形成欧姆接触的重掺杂区域，用于电极引出。
对一个具体的功率二极管实例进行测试，可见正向电流曲线中，衬底漏电非常小(见图6)，而在反向试验中，该功率二极管的反向击穿电压大于30V(见图7)。可知，本发明的功率二极管，具有较小的衬底漏电和较高的反向击穿电压。
本发明的功率二极管的制备流程，简单介绍如下：
先准备衬底；之后分别进行N型埋层和P型埋层的注入；而后进行外延层的生长；接着通过阱制备等步骤完成NPN结构；最后通过接触孔和金属连线工艺把NPN结构的基极和集电极连接作为功率二极管的阳极，发射极作为功率二极管的阴极。
上述结构中，每个区域的杂质浓度范围，以具体的结构为例。N+的发射区域，杂质浓度可取每立方厘米有1020数量级的原子，具体可为1.0×1020原子/cm3～4.0×1020原子/cm3。发射区域下方的阱注入区为N阱，杂质浓度可设为每立方厘米有1017数量级的原子，具体可为1.0×1017原子/cm3～3.0×1017原子/cm3。阱注入区下方的高压阱注入区，杂质浓度可设为每立方厘米有1016数量级的原子，具体可为1.0×1016原子/cm3～4.0×1016原子/cm3。P型埋层的杂质浓度为每立方厘米有1018次数量级的原子，具体可为0.5×1018原子/cm3～2.0×1018原子/cm3。原来设在三极管结构下方的N型埋层中，杂质浓度可为每立方厘米有1019次数量级的原子。

Claims (4)

1.一种功率二极管，其特征在于：所述功率二极管采用NPN结构，其中所述NPN结构的基极和集电极相连接作为所述功率二极管的阳极，所述NPN结构的发射极作为所述功率二极管的阴极；
在衬底上形成有N型外延层，在所述N型外延层中形成有P阱，所述发射极为用于引出发射区的电极，所述基极为用于引出基区的电极，所述集电极为用于集电区的电极；
在所述P阱中形成有第一N+区和第一P+区，所述第一N+区和所述发射极形成欧姆接触，所述第一P+区和所述基极形成欧姆接触，所述第一N+区和所述第一P+区由场氧化区隔开；
在所述第一N+区的下方设有一个N型的阱注入区，所述阱注入区的杂质浓度低于所述第一N+区的杂质浓度，由所述第一N+区和所述阱注入区组成所述发射区；
由所述发射区周侧的所述P阱以及所述第一P+区组成基区，在所述基区下方的衬底内设置P型埋层，所述P型埋层的杂质浓度高于所述P阱的杂质浓度；
在所述P阱外的所述N型外延层中形成有第二N+区，所述第二N+区和所述集电极形成欧姆接触；在所述第二N+区下方也设有一个N型的阱注入区，由所述基区外的所述N型外延层、所述阱注入区和所述第二N+区组成所述集电区；
所述发射区和所述基区之间通过所述发射区的所述阱注入区和所述基区的所述阱横向接触形成用于提高器件的反向击穿电压的缓变PN结；所述集电区和所述基区之间通过所述集电区的所述阱注入区和所述基区的所述阱横向接触形成缓变PN结；所述P型埋层用于从底部对所述发射区的N型杂质进行互相耗尽，避免所述发射区和所述集电区穿通。
2.如权利要求1所述的功率二极管，其特征在于：所述阱注入区下方设有一个N型的高压阱注入区，所述高压阱注入区的杂质浓度低于所述阱注入区的杂质浓度。
3.如权利要求1所述的功率二极管，其特征在于：所述第一N+区的杂质浓度为1.0×1020原子/cm3～4.0×1020原子/cm3；所述发射区的所述阱注入区的杂质浓度为1.0×1017原子/cm3～3.0×1017原子/cm3；所述P型埋层的杂质浓度为0.5×1018原子/cm3～2.0×1018原子/cm3。
4.如权利要求2所述的功率二极管，其特征在于：所述第一N+区的杂质浓度为1.0×1020原子/cm3～4.0×1020原子/cm3；所述发射区的所述阱注入区的杂质浓度为1.0×1017原子/cm3～3.0×1017原子/cm3,所述高压阱注入区的杂质浓度为1.0×1016原子/cm3～4.0×1016原子/cm3；所述埋层的杂质浓度为0.5×1018原子/cm3～2.0×1018原子/cm3。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106711203B (zh) * 2015-11-12 2020-03-27 旺宏电子股份有限公司 半导体元件及其制造方法
CN109494248A (zh) * 2018-12-17 2019-03-19 无锡麟力科技有限公司 低漏电高可靠性的夹层隔离阱

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1365151A (zh) * 2000-12-25 2002-08-21 三洋电机株式会社 半导体集成电路装置及其制造方法
CN101277096A (zh) * 2007-03-30 2008-10-01 松下电器产业株式会社 半导体器件

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE427598B (sv) * 1981-08-25 1983-04-18 Ericsson Telefon Ab L M Halvledardiod avsedd att inga i integrerade kretsar
JPH06104459A (ja) * 1992-09-21 1994-04-15 Sanken Electric Co Ltd 半導体装置
US7737526B2 (en) * 2007-03-28 2010-06-15 Advanced Analogic Technologies, Inc. Isolated trench MOSFET in epi-less semiconductor sustrate

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1365151A (zh) * 2000-12-25 2002-08-21 三洋电机株式会社 半导体集成电路装置及其制造方法
CN101277096A (zh) * 2007-03-30 2008-10-01 松下电器产业株式会社 半导体器件

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