CN108242472A - 一种超快恢复二极管结构及实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超快恢复二极管结构及实现方法，属于电子元器件技术领域包括沿左右纵向依次叠加的阳极金属层(1)、阳极P型重掺杂硅层(3)、阳极P型掺杂硅层(4)、阴极N型轻掺杂硅层(5)、N型掺杂硅层(6)、阴极N型重掺杂硅层(7)和阴极金属层(8)，解决了在保留穿通型外延结构(PT)快速恢复能力同时，又提高反向恢复软度因子的超快恢复二极管结构。
Description
技术领域
本发明属于电子元器件技术领域。
背景技术
超快恢复二极管应用领域很广，超快恢复二极管在电力电子线路中起到续流、缓冲和吸收等作用；同时超快恢复二极管在高频电力电子线路中起到整流。
现有技术中的超快恢复二极管包括第一种超快恢复二极管和第二种超快恢复二极管：
如图1和图2所示，第一种超快恢复二极管包括阳极金属9、阳极P型掺杂硅10、阴极N型轻掺杂硅11、阴极N型重掺杂硅12和阴极金属13，第一种超快恢复二极管的纵向掺杂分布为穿通型外延结构(PT)；
第一种超快恢复二极管中因为阴极N型轻掺杂硅11和阴极N型重掺杂硅12间为突变结，其电场截止速度快，反向恢复速度快，但是恢复软度因子较小，如图5所示第一种超快恢复二极管在反向恢复过程中会产生一个较大电压尖峰，图2中N代表杂质浓度，L代表纵向距离；
如图3和图4所示，第二种超快恢复二极管包括阳极金属14、阳极P型掺杂硅15、阴极N型轻掺杂硅16、阴极N型重掺杂硅17和阴极金属18，第一种超快恢复二极管的纵向掺杂分布为非穿通型扩散结构(NPT)；
第二种超快恢复二极管中因为阴极N型轻掺杂硅16和阴极N型重掺杂硅17间为缓变结，电场截止速度慢，反向恢复速度慢，但是反向恢复软度因子较大，如图4所示，第二种超快恢复二极管反向恢复过程中产生的电压尖峰要小些；
综上所述，现有技术中的超快恢复二极管在反向恢复速度和恢复软度上存在矛盾关系。
发明内容
本发明的目的是提供一种超快恢复二极管结构及实现方法，解决了在保留穿通型外延结构(PT)快速恢复能力同时，又提高反向恢复软度因子的超快恢复二极管结构。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种超快恢复二极管结构，包括沿左右纵向依次叠加的阳极金属层、阳极P型重掺杂硅层、阳极P型掺杂硅层、阴极N型轻掺杂硅层、N型掺杂硅层、阴极N型重掺杂硅层和阴极金属层，阳极P型重掺杂硅层内设有数个嵌入掺杂块。
所述嵌入掺杂块是从阳极P型重掺杂硅层的面向阳极金属层的层面嵌入阳极P型重掺杂硅层内，并且所述阳极P型重掺杂硅层的面向阳极金属层的层面均匀的嵌入数个嵌入掺杂块，嵌入掺杂块为N型重掺杂硅。
实现所述的一种超快恢复二极管结构的方法，包括如下步骤：
步骤1：在阴极N型重掺杂硅层的左侧面外延生长阴极N型轻掺杂硅层和N型掺杂硅层；
步骤2：在阴极N型轻掺杂硅层的左侧面掺入P型杂质形成阳极P型掺杂硅层；
步骤3：在阳极P型掺杂硅层的左侧面掺入P型重掺杂硅形成阳极P型重掺杂硅层；阳极P型重掺杂硅层的浓度比阳极P型掺杂硅层大1-2个数量级；
步骤4：在所述阳极P型重掺杂硅层的面向阳极金属层的层面均匀的嵌入所述数个嵌入掺杂块，嵌入掺杂块为N型重掺杂硅；
步骤5：在所述阳极P型重掺杂硅层的左侧面和所有所述N型重掺杂硅的左侧生长金属形成阳极金属层；
步骤6：在阴极N型重掺杂硅层的右侧面生长金属形成阴极金属层。
本发明所述的一种超快恢复二极管结构及实现方法，解决了在保留穿通型外延结构(PT)快速恢复能力同时，又提高反向恢复软度因子的超快恢复二极管结构。
附图说明
图1是现有技术中的第一种超快恢复二极管的结构示意图；
图2是现有技术中的第一种超快恢复二极管的参杂浓度N及纵向距离L之间关系的曲线图；
图3是现有技术中的第二种超快恢复二极管的结构示意图；
图4是现有技术中的第二种超快恢复二极管的参杂浓度N及纵向距离L之间关系的曲线图；
图5是本发明的结构示意图；
图6是图5中的B-B剖视图和其对应的参杂浓度N及纵向距离L之间关系的曲线图；
图7是图5中的A-A剖视图和其对应的参杂浓度N及纵向距离L之间关系的曲线图；
图中：阳极金属层1、嵌入掺杂块2、阳极P型重掺杂硅层3、阳极P型掺杂硅层4、阴极N型轻掺杂硅层5、N型掺杂硅层6、阴极N型重掺杂硅层7、阴极金属层8。
具体实施方式
实施例一：
如图5-图7所示的一种超快恢复二极管结构，包括沿左右纵向依次叠加的阳极金属层1、阳极P型重掺杂硅层3、阳极P型掺杂硅层4、阴极N型轻掺杂硅层5、N型掺杂硅层6、阴极N型重掺杂硅层7和阴极金属层8，阳极P型重掺杂硅层3内设有数个嵌入掺杂块2。
所述嵌入掺杂块2是从阳极P型重掺杂硅层3的面向阳极金属层1的层面嵌入阳极P型重掺杂硅层3内，并且所述阳极P型重掺杂硅层3的面向阳极金属层1的层面均匀的嵌入数个嵌入掺杂块2，嵌入掺杂块2为N型重掺杂硅。
实施例二：
实现所述的一种超快恢复二极管结构的方法，包括如下步骤：
步骤1：在阴极N型重掺杂硅层7的左侧面外延生长阴极N型轻掺杂硅层5和N型掺杂硅层6；
步骤2：在阴极N型轻掺杂硅层5的左侧面掺入P型杂质形成阳极P型掺杂硅层4；
步骤3：在阳极P型掺杂硅层4的左侧面掺入P型重掺杂硅形成阳极P型重掺杂硅层3；阳极P型重掺杂硅层3的浓度比阳极P型掺杂硅层4大1-2个数量级；
步骤4：在所述阳极P型重掺杂硅层3的面向阳极金属层1的层面均匀的嵌入所述数个嵌入掺杂块2，嵌入掺杂块2为N型重掺杂硅；
步骤5：在所述阳极P型重掺杂硅层3的左侧面和所有所述N型重掺杂硅的左侧生长金属形成阳极金属层1；
步骤6：在阴极N型重掺杂硅层7的右侧面生长金属形成阴极金属层8。
本发明的阳极P型掺杂硅分做阳极P型重掺杂硅层3和阳极P型掺杂硅层4，这两层阳极P型掺杂硅提高了掺杂浓度梯度，加快电荷扩散速度，加快恢复速度；在阳极P型重掺杂硅层3中嵌入嵌入掺杂层2，减少阳极P区存储电荷空间，有利于加快恢复速度。
本发明所述的一种超快恢复二极管结构及实现方法，解决了在保留穿通型外延结构PT快速恢复能力同时，又提高反向恢复软度因子的超快恢复二极管结构。
本发明通过精确调整掺杂浓度，可以比较精确的调整反向恢复速度和反向恢复软度因子参数。
Claims (3)
1.一种超快恢复二极管结构，其特征在于：包括沿左右纵向依次叠加的阳极金属层(1)、阳极P型重掺杂硅层(3)、阳极P型掺杂硅层(4)、阴极N型轻掺杂硅层(5)、N型掺杂硅层(6)、阴极N型重掺杂硅层(7)和阴极金属层(8)，阳极P型重掺杂硅层(3)内设有数个嵌入掺杂块(2)。
2.如权利要求1所述的一种超快恢复二极管结构，其特征在于：所述嵌入掺杂块(2)是从阳极P型重掺杂硅层(3)的面向阳极金属层(1)的层面嵌入阳极P型重掺杂硅层(3)内，并且所述阳极P型重掺杂硅层(3)的面向阳极金属层(1)的层面均匀的嵌入数个嵌入掺杂块(2)，嵌入掺杂块(2)为N型重掺杂硅。
3.实现权利要求1所述的一种超快恢复二极管结构的方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1：在阴极N型重掺杂硅层(7)的左侧面外延生长阴极N型轻掺杂硅层(5)和N型掺杂硅层(6)；
步骤2：在阴极N型轻掺杂硅层(5)的左侧面掺入P型杂质形成阳极P型掺杂硅层(4)；
步骤3：在阳极P型掺杂硅层(4)的左侧面掺入P型重掺杂硅形成阳极P型重掺杂硅层(3)；阳极P型重掺杂硅层(3)的浓度比阳极P型掺杂硅层(4)大1-2个数量级；
步骤4：在所述阳极P型重掺杂硅层(3)的面向阳极金属层(1)的层面均匀的嵌入所述数个嵌入掺杂块(2)，嵌入掺杂块(2)为N型重掺杂硅；
步骤5：在所述阳极P型重掺杂硅层(3)的左侧面和所有所述N型重掺杂硅的左侧生长金属形成阳极金属层(1)；
步骤6：在阴极N型重掺杂硅层(7)的右侧面生长金属形成阴极金属层(8)。
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