CN109148605A - 快恢复二极管及制备方法、电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了快恢复二极管及制备方法、电子设备。该快恢复二极管包括：衬底，所述衬底中形成有欧姆接触区；外延层，所述外延层设置在所述衬底上；离子掺杂区，所述离子掺杂区设置在所述外延层中远离所述衬底的一侧；第一金属区，所述第一金属区设置在所述外延层中，且所述第一金属区与所述离子掺杂区相邻设置，所述第一金属区与所述外延层之间形成肖特基接触；第一电极，所述第一电极设置在所述外延层远离所述衬底一侧的表面上；以及第二电极，所述第二电极设置在所述衬底远离所述外延层的一侧。由此，可以使该快恢复二极管具有较快的反向恢复时间、较小的正向导通压降以及较大的恢复软度。
Description
技术领域
本发明涉及电子领域，具体地，涉及快恢复二极管及制备方法、电子设备。
背景技术
目前在电子电路中，快恢复二极管是最常用的基础电子元器件之一，在开关器件中具有重要地位。与开关器件匹配使用的大功率快恢复二极管通常被称为续流二极管。适当选择续流二极管的特性，可显著地减小开关器件、二极管和其它许多电路元件中的功耗损耗。还可以减小由续流二极管所引起的射频干扰和电磁干扰，从而尽量减小甚至去掉吸收电路。目前最常用的快恢复二极管，结构上是传统的pin结构，即在P型硅材料与N型硅材料中间增加了基区(i区)。一般采用传统型基区加缓冲层结构，以尽量缩短基区，减小通态压降，通过少子寿命的控制技术达到快恢复的目的。
然而，目前的快恢复二极管及制备方法、电子设备仍有待改进。
发明内容
本发明是基于发明人对以下事实的发现和认识而作出的：
目前快恢复二极管存在正向导通压降大、反向恢复时间长、电压尖峰高等问题。发明人经过深入研究以及大量实验发现，这主要是由于在高压大功率应用环境下，快恢复二极管中的基区厚度加宽、电阻率增大以及电流密度增加引起的。当正在导通的快恢复二极管突然外加一个反向电压时，反向阻断能力的恢复需要经过一个过程，这一过程就是反向恢复过程，该过程严重限制了器件的高频特性，尤其在汽车、高铁等领域，需要高压大功率的快恢复二极管。也即是说，需要更宽的基区，更大的电流密度，所以正向导通压降更大、反向恢复时间更长、反向恢复软度更小，严重的产生的反向恢复电压尖峰烧坏开关器件，造成不可挽回的损失，因此，需要极力减小和消除快恢复二极管在高压大功率应用环境下存在的上述问题。
本发明旨在至少一定程度上缓解或解决上述提及问题中至少一个。
有鉴于此，在本发明的一个方面，本发明提出了一种快恢复二极管。该快恢复二极管包括：衬底，所述衬底中形成有欧姆接触区；外延层，所述外延层设置在所述衬底上；离子掺杂区，所述离子掺杂区设置在所述外延层中远离所述衬底的一侧；第一金属区，所述第一金属区设置在所述外延层中，且所述第一金属区与所述离子掺杂区相邻设置，所述第一金属区与所述外延层之间形成肖特基接触；第一电极，所述第一电极设置在所述外延层远离所述衬底一侧的表面上；以及第二电极，所述第二电极设置在所述衬底远离所述外延层的一侧。由此，可以使该快恢复二极管具有较快的反向恢复时间、较小的正向导通压降以及较大的恢复软度。
在本发明的另一方面，本发明提出了一种电子设备。该电子设备包括前面所述的快恢复二极管。由此，该电子设备具有前面描述的快恢复二极管所具有的全部特征以及优点，在此不再赘述。总的来说，该电子设备具有较快的反向恢复时间、较小的正向导通压降以及较大的恢复软度等优点。
在本发明的又一方面，本发明提出了一种制备前面所述的快恢复二极管的方法。该方法包括：在衬底上形成外延层；在所述外延层中形成离子掺杂区以及第一金属区，所述第一金属区与所述离子掺杂区相邻设置，所述第一金属区与所述外延层之间形成肖特基接触；在所述外延层远离所述衬底的一侧形成第一电极；在所述衬底中形成欧姆接触区；以及在所述衬底远离所述外延层的一侧形成第二电极。该方法具有生产工艺简单、生产流程较短等优点。
附图说明
图1显示了根据本发明一个实施例的快恢复二极管的结构示意图；
图2显示了根据本发明另一实施例的快恢复二极管的结构示意图；
图3显示了根据本发明另一实施例的快恢复二极管的结构示意图；
图4显示了现有技术的快恢复二极管的结构示意图；
图5显示了根据本发明一个实施例的快恢复二极管的结构示意图；
图6显示了根据本发明一个实施例的制备快恢复二极管的方法流程示意图；
图7显示了根据本发明另一实施例的制备快恢复二极管的方法部分流程示意图；
图8显示了根据本发明另一实施例的制备快恢复二极管的方法部分流程示意图；以及
图9显示了根据本发明另一实施例的制备快恢复二极管的方法部分流程示意图。
附图标记说明：
100：衬底；200：缓冲层；300：外延层；400：离子掺杂区；500：绝缘层；600：第一电极；700：护层；800：第二电极；900：欧姆接触区；10：第一金属区；20：第二金属区；30：衬底掺杂区。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种快恢复二极管。参考图1，该快恢复二极管包括：衬底100、欧姆接触区900、外延层300、离子掺杂区400、第一金属区10、第一电极600以及第二电极800。其中，欧姆接触区900形成在衬底100中，外延层300设置在衬底100上，离子掺杂区400设置在外延层300中远离衬底100的一侧，第一金属区10设置在外延层300中，且第一金属区10与离子掺杂区400相邻设置，第一金属区10与外延层300之间形成肖特基接触，第一电极600设置在外延层300远离衬底100一侧的表面上，第二电极800设置在衬底100远离外延层300的一侧。由此，可以使该快恢复二极管具有较快的反向恢复时间、较小的正向导通压降以及较大的恢复软度。
为了方便理解，下面首先对根据本发明实施例的快恢复二极管的原理进行简单介绍：
发明人经过研究发现，所有的pin二极管，在传导正向电流时，都将从阳极和阴极注入大量的载流子，从阳极注入的载流子在外延层(基区)则以少子的形式储存电荷。少子注入使外延层产生电导调制效应，使得正向通态压降(VF)降低。当给正在导通的快恢复二极管施加一个反向电压时，由于导通时在外延层有大量少数载流子的存储，所以在实现关断前需要将这些少数载流子完全抽出或者是中和掉，该过程即为反向恢复过程，其所需要的时间即为反向恢复时间(trr)。根据本发明的实施例，在外延层300中设置第一金属区10，可以使第一金属区10与外延层300之间形成肖特基接触，从而在该快恢复二极管的阳极形成由高注入效率的离子掺杂区和低注入效率的肖特基接触区(第一金属区与外延层之间形成的区域)构成的镶嵌结构，从而可以使该快恢复二极管具有自调节发射效率结构。具体地，“自调节发射效率”是指，当快恢复二极管在正向低电流密度状态下工作时，由于离子掺杂区与外延层形成的PN结与肖特基结的内建电场不同，电流大部分通过肖特基结流走，同时在肖特基接触区产生横向压降(△V)；对外延层的离子掺杂浓度以及离子掺杂区的尺寸进行合理设计，使得电流密度大到某个设计值(△V>KT/q)时，离子掺杂区开始产生高效率注入。也即是说，在给快恢复二极管施加正向电压时，该结构通过自调节可以控制从阳极注入外延层中的载流子的数量，减少载流子在外延层中的储存，但又不影响载流子对外延层产生的电导调制效应。当给快恢复二极管施加反向电压时，由于正向导通时在外延层中储存的载流子较少，也即是说，需要完全抽出或中和掉的载流子较少，从而反向恢复过程所需的时间减少，并且在反向时，该结构中低注入的肖特基接触区较早地形成空间电荷区，离子掺杂区与肖特基结合面的电场也阻滞了载流子的扫出，使得反向恢复后期在外延层能够存有较多的载流子供复合，软化了反向恢复特性。由此，该结构减小了正向注入的载流子，有效地减少了外延层中载流子的浓度，减小了反向恢复峰值电流和反向恢复时间，同时离子掺杂区的高注入效率保证了快恢复二极管仍具有较低的正向压降。该快恢复二极管的阴极由衬底与离子掺杂区或第二金属区镶嵌而成，离子掺杂区或第二金属区与衬底之间形成肖特基接触，成为理想欧姆接触区，为载流子提供了通道，加快了反向恢复过程，但理想欧姆接触通常使恢复特性变硬。根据本发明的实施例，该快恢复二极管具有阳极肖特基接触与阴极理想欧姆接触相结合的结构，从而使得该快恢复二极管具有较快的反向恢复时间、较小的正向导通压降以及较大的恢复软度。
下面，根据本发明的具体实施例，对该快恢复二极管的各个结构进行详细说明：
根据本发明的实施例，该快恢复二极管的种类不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际使用的需求进行设计。形成快恢复二极管的衬底100以及外延层300的具体材料也不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际情况进行选择。例如，根据本发明的具体实施例，衬底100以及外延层300可以是由硅材料形成的。由此，可以提高根据本发明实施例的快恢复二极管的使用性能。例如，根据本发明的实施例，可以采用掺杂磷或砷的<111>晶向的N+型硅材料作为根据本发明实施例的快恢复二极管的衬底100，其掺杂电阻率小于0.005Ω·cm。外延层300可以是在N+型硅衬底上，通过外延生长而形成的。例如，根据本发明的具体实施例，可以在N+型硅衬底100上制备N-型外延层300。关于外延层300的厚度以及电阻率不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际情况进行设计。例如，根据本发明的实施例，外延层300的电阻率可以为1～1000Ω·cm。关于第一电极600以及第二电极800的材料不受特别限制，只要能够实现导电功能即可，本领域技术人员可以根据实际情况进行设计。例如，根据本发明的实施例，第一电极600可以包括铝、金以及钛镍银的至少之一，第二电极800可以包括钛镍银、镍银、铝钛镍银、铝以及金的至少之一。由此，可以实现电极的导通，进而实现快恢复二极管的使用功能。
发明人经过深入研究以及大量实验发现，通过设置欧姆接触区900，在给快恢复二极管施加反向电压时，欧姆接触区900可以为载流子提供通道，从而可以加快反向恢复过程，缩短反向恢复时间。根据本发明的实施例，参考图2以及图3，欧姆接触区900可以包括第二金属区20或衬底掺杂区30。具体的，欧姆接触区900可以包括多个第二金属区20或多个衬底掺杂区30，多个第二金属区20或多个衬底掺杂区30分别独立地设置在衬底100中，且第二金属区20或衬底掺杂区30与衬底100之间形成肖特基接触，从而形成理想的欧姆接触区。根据本发明的实施例，第二金属区20可以包括金属镍、铂、金、钛、钼的至少之一。由此，可以获得接触电阻较小的欧姆接触区。根据本发明的实施例，衬底掺杂区30具有与离子掺杂区400相同的掺杂类型，以及衬底100与外延层300具有相同的离子掺杂类型，离子掺杂区400与外延层300具有不同的掺杂类型。由此，衬底掺杂区30、衬底100、外延层300以及离子掺杂区400的离子掺杂类型不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际情况进行设计。例如，当采用N+型硅衬底100时，可以通过外延，形成N-型硅外延层300。此时，可以对衬底掺杂区30以及离子掺杂区400进行P型掺杂(掺杂硼或铝)。具体的，掺杂剂量可以为1·1010～1·1016ea/cm2。或者，当外延层300为P型掺杂时，也可以衬底掺杂区30以及离子掺杂区400为N型掺杂。
现有技术中，参考图4，外延层300中设置有多个离子掺杂区400，且多个离子掺杂区400互相独立。如前所述，离子掺杂区400具有高注入效率，在传导正向电流时，会从阳极注入大量的载流子，由此，外延层300中便会储存大量的载流子，虽然可以利用大量载流子对外延层300产生电导调制效应降低正向导通压降，但反向恢复过程需要抽出或复合的载流子增多，从而增加了反向恢复时间。根据本发明的实施例，参考图3，该快恢复二极管包括多个离子掺杂区400以及多个第一金属区10，且至少两个相邻的离子掺杂区400之间设置有第一金属区10，第一金属区10的两侧均与离子掺杂区400相邻，从而形成自调节结构。根据本发明的实施例，第一金属区10可以包括金属镍、铂、金、钛、钼的至少之一。由此，可以与外延层300形成良好的肖特基接触区。如前所述，当给快恢复二极管施加反向电压时，由于正向导通时在外延层300中储存的载流子较少，也即是说，需要完全抽出或中和掉的载流子较少，从而反向恢复过程所需的时间减少，并且在反向时，该结构中低注入的肖特基接触区较早地形成空间电荷区，离子掺杂区400与肖特基结合面的电场也阻滞了载流子的扫出，使得反向恢复后期在外延层能够存有较多的载流子供复合，软化了反向恢复特性，在缩短反向恢复时间的同时还能保证较低的正向导通压降。
为了进一步提高该快恢复二极管的性能，根据本发明的实施例，参考图5，该快恢复二极管还可以包括以下结构的至少之一：绝缘层500、护层700以及缓冲层200。其中绝缘层500覆盖外延层300远离衬底100一侧的部分表面，护层700设置在第一电极600远离外延层300的一侧，缓冲层200设置在衬底100以及外延层300之间。由此，可以实现快恢复二极管的使用功能。根据本发明的实施例，缓冲层200具有与衬底100相同的掺杂类型。例如，根据本发明的具体实施例，在N型硅衬底100上，通过外延形成具有N型掺杂的缓冲层200。此外，缓冲层200的电阻率比外延层300的电阻率低1～2个数量级。由此，可以进一步提高快恢复二极管的使用性能。根据本发明的实施例，绝缘层500可以包括氧化层、氮化硅以及硼磷硅玻璃的至少之一，护层700可以包括聚酰亚胺、氮化硅、氧化层以及磷硅玻璃的至少之一。由此，可以利用上述来源广泛、容易获得的材料制备快恢复二极管，降低生产成本。
在本发明的另一方面，本发明提出了一种电子设备。该电子设备包括前面所述的快恢复二极管。由此，该电子设备具有前面描述的快恢复二极管所具有的全部特征以及优点，在此不再赘述。总的来说，该电子设备具有较快的反向恢复时间、较小的正向导通压降以及较大的恢复软度等优点。
在本发明的又一方面，本发明提出了一种制备前面所述的快恢复二极管的方法。根据本发明的实施例，参考图6，该方法包括：
S100：在衬底上形成外延层
根据本发明的实施例，在该步骤中，在衬底上通过外延形成外延层。关于衬底以及外延层的材料、掺杂类型以及掺杂电阻率等，前面已经进行了详细描述，在此不再赘述。例如，根据本发明的实施例，衬底以及外延层可以是由硅材料形成的。具体的，衬底为N+型衬底，外延层为N-型外延层。衬底的电阻率可以小于0.005Ω·cm，外延层的电阻率可以为1～1000Ω·cm。
S200：在外延层中形成离子掺杂区以及第一金属区
根据本发明的实施例，在该步骤中，在外延层中形成离子掺杂区以及第一金属区。关于离子掺杂区的掺杂类型、第一金属区的材料以及离子掺杂区与第一金属区的数量、位置关系等，前面已经进行了详细描述，在此不再赘述。例如，根据本发明的实施例，离子掺杂区可以为P型掺杂，第一金属区可以包括金属镍、铂、金、钛、钼的至少之一，离子掺杂区与第一金属区相邻设置，至少两个离子掺杂区之间设置有第一金属区，第一金属区的两侧与离子掺杂区相邻，并且第一金属区与外延层之间形成肖特基接触。
根据本发明的实施例，离子掺杂区是通过以下步骤形成的：首先可以在外延层远离衬底一侧的表面设置掩膜，随后，基于上述掩膜，对外延层进行离子注入处理，以便形成根据本发明实施例的离子掺杂区。需要说明的是，在对外延层进行离子注入处理后，还需进行高温推进处理，具体的，高温推进处理可以包括高温退火、快速退火、激光退火等方式。该工艺主要使注入离子进行推进，从而使离子掺杂区与外延层之间形成PN结结构。根据本发明的实施例，第一金属区是通过蒸镀或者溅射形成的。具体的，首先可以在已经形成离子掺杂区的外延层远离衬底一侧的表面上，通过蒸镀或溅射的方式沉积肖特基势垒金属，随后，通过合金化过程与外延层形成肖特基接触。例如，根据本发明的实施例，合金化过程可以是利用金属原子取代外延层中半导体材料的原子，从而形成肖特基接触。
根据本发明的实施例，用于形成离子掺杂区的掩膜包括第一掩膜以及第二掩膜，参考图7，掩膜的形成过程包括以下步骤：
S10：在外延层远离衬底的一侧形成第一掩膜
根据本发明的实施例，在该步骤中，在外延层远离衬底的一侧形成第一掩膜。根据本发明的实施例，首先可以在外延层远离衬底的一侧形成绝缘层，随后，刻蚀除去绝缘层中，与离子掺杂区以及第一金属区相对应的区域，以便形成根据本发明实施例的第一掩膜。其中，刻蚀处理可以包括干法刻蚀以及湿法刻蚀。该步骤在形成用于制备离子掺杂区的第一掩膜的同时，也形成了该快恢复二极管中的绝缘层结构，也即是说，利用绝缘层来充当离子掺杂区的掩膜，从而简化了生产工艺。
S20：在外延层远离衬底的一侧形成第二掩膜
根据本发明的实施例，在该步骤中，在外延层远离衬底的一侧形成第二掩膜。根据本发明的实施例，首先在形成有第一掩膜的外延层远离衬底的一侧，涂布光刻胶并对光刻胶依次进行曝光以及显影处理，随后，去除与离子掺杂区相对应的光刻胶，以便形成根据本发明实施例的第二掩膜。由此，利用简单的生产工艺便可获得用于形成离子掺杂区的掩膜。
S300：在外延层远离衬底的一侧形成第一电极
根据本发明的实施例，在该步骤中，在外延层远离衬底的一侧形成第一电极。关于第一电极的材料，前面已经进行了详细描述，在此不再赘述。例如，根据本发明的实施例，第一电极可以包括铝、金以及钛镍银的至少之一。根据本发明的实施例，首先可以在外延层远离衬底的一侧表面上，通过蒸镀或溅射的方式沉积正面金属，随后，使用预先设计的掩膜版对正面金属进行定义，最后，通过光刻和刻蚀的方式，形成根据本发明实施例的第一电极。从而，可以实现快恢复二极管的使用功能。
S400：在衬底中形成欧姆接触区
根据本发明的实施例，在该步骤中，在衬底中形成欧姆接触区。根据本发明的实施例，欧姆接触区包括第二金属区或衬底掺杂区。关于第二金属区的材料、衬底掺杂区的掺杂类型以及第二金属区、衬底掺杂区的位置等，前面已经进行了详细描述，在此不再赘述。例如，根据本发明的实施例，第二金属区可以包括金属镍、铂、金、钛、钼的至少之一，衬底掺杂区具有与离子掺杂区相同的掺杂类型，并且第二金属区或衬底掺杂区独立地设置在衬底中，与衬底形成理想的欧姆接触。根据本发明的实施例，第二金属区与衬底形成的欧姆接触的接触电阻相对于衬底掺杂区与衬底形成的欧姆接触的接触电阻更小，从而，由第二金属区构成的快恢复二极管的性能更优良。根据本发明的实施例，第二金属区是通过以下步骤形成的：
S30：在第一电极远离衬底的一侧设置保护膜
根据本发明的实施例，在该步骤中，在第一电极远离衬底的一侧设置保护膜。根据本发明的实施例，在形成第二金属区的过程中，需要在第一电极远离衬底的一侧(有图形区)设置保护膜，具体的，该保护膜可以包括蓝膜以及UV膜。由此，可以在后续制备过程中对快恢复二极管起到保护作用。
S40：对衬底远离外延层的一侧进行减薄处理
根据本发明的实施例，在该步骤中，对衬底远离外延层的一侧进行减薄处理。根据本发明的实施例，减薄处理包括对衬底的研磨以及腐蚀处理。关于研磨后的厚度不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际情况进行设计。例如，根据本发明的实施例，研磨后的厚度可以为50μm～300μm。由此，可以将衬底的厚度减薄，以降低器件导通电阻，降低器件工作时的发热量，提供产品的性能和可靠性。根据本发明的实施例，衬底在研磨之后，还需对衬底进行腐蚀，腐蚀厚度可以为0.5μm～20μm。由此，可以利用化学的方法消除产品研磨产生的应力和硅颗粒残留，为第二金属区的制备提供质量良好的衬底。
S50：在衬底远离外延层的一侧形成金属层，并进行刻蚀处理
根据本发明的实施例，在该步骤中，在衬底远离外延层的一侧形成金属层，并进行刻蚀处理。根据本发明的实施例，首先可以在衬底远离外延层的一侧，通过蒸镀或溅射的方式，形成金属层，随后，利用预先设计的掩膜版进行定义，最后，通过光刻和刻蚀的方式对金属层处理，以便形成根据本发明实施例的第二金属区。由此，可以与衬底形成理想的欧姆接触。
需要说明的是，根据本发明的实施例，第一金属区与外延层形成的肖特基接触以及第二金属区与衬底形成的肖特基接触还需进行激活处理。具体的，激活处理包括高温激活、快速退火以及激光退火方式的至少之一。由此，可以使肖特基激活，形成肖特基接触区结构。根据本发明的实施例，在对肖特基结构进行激活处理之前，需要去除在之前步骤中形成的保护膜。由于研磨所用的保护膜不耐高温，由此，需要在激活处理之前将该保护膜去除。需要说明的是，激活处理是对外延层中的肖特基结构以及衬底中的肖特基结构同时进行激活，由此，可以通过一次激活处理获得两个肖特基结构。
S500：在衬底远离外延层的一侧形成第二电极
根据本发明的实施例，在该步骤中，在衬底远离外延层的一侧形成第二电极。关于第二电极的材料，前面已经进行了详细描述，在此不再赘述。例如，根据本发明的实施例，第二电极可以包括钛镍银、镍银、铝钛镍银、铝以及金的至少之一。根据本发明的实施例，可以在衬底远离外延层的一侧表面上，通过蒸镀的方式沉积背面金属，以便形成根据本发明实施例的第二电极。利用该工艺可以使金属结构与硅界面形成欧姆接触，降低背面接触电阻，并形成背面引线，从而实现快恢复二极管的使用功能。
为了进一步提高该快恢复二极管的性能，根据本发明的实施例，该方法还可以包括：以下步骤的至少之一：
S60：在衬底上形成缓冲层
根据本发明的实施例，在该步骤中，在衬底上形成缓冲层。关于缓冲层的掺杂类型以及电阻率，前面已经进行了详细描述，在此不再赘述。例如，根据本发明的实施例，缓冲层具有与衬底相同的掺杂类型，缓冲层的电阻率比外延层的电阻率低1～2个数量级。根据本发明的实施例，在形成外延层之前，预先在衬底上，通过外延生长形成缓冲层。由此，可以进一步提高快恢复二极管的使用性能。
S70：在外延层远离衬底的一侧形成绝缘层
根据本发明的实施例，在该步骤中，在外延层远离衬底的一侧形成绝缘层。关于绝缘层的材料，前面已经进行了详细描述，在此不再赘述。例如，根据本发明的实施例，缘层可以包括氧化层、氮化硅以及硼磷硅玻璃的至少之一。根据本发明的实施例，在形成离子掺杂区之前，预先在外延层远离衬底的一侧形成绝缘层。由此，可以利用绝缘层来充当形成离子掺杂区的第一掩膜，从而简化生产工艺。
S80：在第一电极上形成护层
根据本发明的实施例，在该步骤中，在第一电极上形成护层。关于护层的材料，前面已经进行了详细描述，在此不再赘述。例如，根据本发明的实施例，护层可以包括聚酰亚胺、氮化硅、氧化层以及磷硅玻璃的至少之一。由此，可以利用上述来源广泛、容易获得的材料制备快恢复二极管，降低生产成本。
在本发明的描述中，术语“内”、“外”、“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所述的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“结合”、“贴合”等术语应做广义理解，例如，可以是直接相连，也可以通过中间部件简洁相连。对于本领域的技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义，只要满足根据本发明实施例的各个部件之间的连接关系即可。
第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征的正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“另一个实施例”等的描述意指结合该实施例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不互相矛盾的情况下，本领域技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (24)
1.一种快恢复二极管，其特征在于，包括：
衬底，所述衬底中形成有欧姆接触区；
外延层，所述外延层设置在所述衬底上；
离子掺杂区，所述离子掺杂区设置在所述外延层中远离所述衬底的一侧；
第一金属区，所述第一金属区设置在所述外延层中，且所述第一金属区与所述离子掺杂区相邻设置，所述第一金属区与所述外延层之间形成肖特基接触；
第一电极，所述第一电极设置在所述外延层远离所述衬底一侧的表面上；以及
第二电极，所述第二电极设置在所述衬底远离所述外延层的一侧。
2.根据权利要求1所述的快恢复二极管，其特征在于，所述欧姆接触区包括第二金属区或衬底掺杂区。
3.根据权利要求2所述的快恢复二极管，其特征在于，所述欧姆接触区包括多个所述第二金属区或多个所述衬底掺杂区，所述多个第二金属区或所述多个衬底掺杂区分别独立地设置在所述衬底中。
4.根据权利要求2所述的快恢复二极管，其特征在于，所述衬底掺杂区具有与所述离子掺杂区相同的掺杂类型。
5.根据权利要求2所述的快恢复二极管，其特征在于，所述第二金属区和所述衬底之间形成肖特基接触。
6.根据权利要求2所述的快恢复二极管，其特征在于，所述第二金属区包括金属镍、铂、金、钛、钼的至少之一。
7.根据权利要求1所述的快恢复二极管，其特征在于，所述衬底以及所述外延层具有相同的离子掺杂类型，所述离子掺杂区与所述外延层具有不同的掺杂类型。
8.根据权利要求1所述的快恢复二极管，其特征在于，包括多个所述离子掺杂区，至少两个相邻的所述离子掺杂区之间，设置有所述第一金属区。
9.根据权利要求1所述的快恢复二极管，其特征在于，包括多个所述第一金属区，所述第一金属区的两侧均与所述离子掺杂区相邻。
10.根据权利要求1所述的快恢复二极管，其特征在于，进一步包括以下结构的至少之一：
绝缘层，所述绝缘层覆盖所述外延层远离所述衬底一侧的部分表面；
护层，所述护层设置在所述第一电极远离所述外延层的一侧；以及
缓冲层，所述缓冲层设置在所述衬底以及所述外延层之间。
11.根据权利要求1所述的快恢复二极管，其特征在于，所述衬底是由硅形成的。
12.根据权利要求11所述的快恢复二极管，其特征在于，所述衬底是经过掺杂处理的，所述衬底的掺杂电阻率小于0.005Ω·cm。
13.根据权利要求1所述的快恢复二极管，其特征在于，所述外延层的电阻率为1～1000Ω·cm。
14.根据权利要求1所述的快恢复二极管，其特征在于，所述第一金属区包括金属镍、铂、金、钛、钼的至少之一。
15.根据权利要求10所述的快恢复二极管，其特征在于，所述缓冲层的电阻率比所述外延层的电阻率低1～2个数量级。
16.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括权利要求1-15任一项所述的快恢复二极管。
17.一种制备权利要求1-15任一项所述的快恢复二极管的方法，其特征在于，包括：
在衬底上形成外延层；
在所述外延层中形成离子掺杂区以及第一金属区，所述第一金属区与所述离子掺杂区相邻设置，所述第一金属区与所述外延层之间形成肖特基接触；
在所述外延层远离所述衬底的一侧形成第一电极；
在所述衬底中形成欧姆接触区；以及
在所述衬底远离所述外延层的一侧形成第二电极。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，进一步包括以下步骤的至少之一：
在形成所述外延层之前，预先在所述衬底上形成缓冲层；
在形成所述离子掺杂区之前，预先在所述外延层远离所述衬底的一侧形成绝缘层；以及
在所述第一电极上形成护层。
19.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述离子掺杂区是通过以下步骤形成的：
在所述外延层远离所述衬底一侧的表面设置掩膜，基于所述掩膜，对所述外延层进行离子注入处理，以便形成所述离子掺杂区。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，所述掩膜包括第一掩膜以及第二掩膜，所述掩膜是通过以下步骤形成的：
(1)在所述外延层远离所述衬底的一侧形成绝缘层，刻蚀除去所述绝缘层中，与所述离子掺杂区以及所述第一金属区相对应的区域，以便形成所述第一掩膜；
(2)在形成有所述第一掩膜的所述外延层远离所述衬底的一侧，涂布光刻胶并对所述光刻胶依次进行曝光以及显影处理，去除与所述离子掺杂区相对应的所述光刻胶，以便形成所述第二掩膜。
21.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述第一金属区是通过蒸镀或者溅射形成的。
22.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述欧姆接触区包括设置在所述衬底中的第二金属区或衬底掺杂区。
23.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，所述第二金属区是通过以下步骤形成的：
(1)在所述第一电极远离所述衬底的一侧设置保护膜；
(2)对所述衬底远离所述外延层的一侧进行减薄处理；
(3)通过蒸镀或溅射的方式，在所述衬底远离所述外延层的一侧形成金属层，对所述金属层进行刻蚀，以便形成所述第二金属区。
24.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，进一步包括：
去除所述保护膜；
对所述第一金属区以及所述第二金属区进行激活处理，所述激活处理包括高温激活、快速退火以及激光退火方式的至少之一。
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