CN204991719U - 一种快速恢复二极管 - Google Patents
一种快速恢复二极管 Download PDFInfo
- Publication number
- CN204991719U CN204991719U CN201520769928.6U CN201520769928U CN204991719U CN 204991719 U CN204991719 U CN 204991719U CN 201520769928 U CN201520769928 U CN 201520769928U CN 204991719 U CN204991719 U CN 204991719U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- type silicon
- fast recovery
- recovery diode
- layer
- polycrystal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000011084 recovery Methods 0.000 title claims abstract description 26
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 28
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 28
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 28
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 7
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 3
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 2
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000005224 laser annealing Methods 0.000 abstract description 9
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 13
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 description 6
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 4
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 4
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 4
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 3
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 3
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 3
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 2
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 2
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 2
- RLOWWWKZYUNIDI-UHFFFAOYSA-N phosphinic chloride Chemical group ClP=O RLOWWWKZYUNIDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007943 implant Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 1
Abstract
本实用新型提供一种快速恢复二极管,所述二极管包括:具有三个具有间隔的P型硅区(3)的且表面有氧化层(2)的N型硅衬底(1),所述氧化层(2)上的多晶层(5),所述多晶层(5)上的阳极金属层和所述N型硅衬底(1)上与其相对的阴极金属层,所述P型硅区(3)具有深能级掺杂区(4);本实用新型利用多晶实现激光退火终端保护,避免激光退火导致终端受损以致耐压失效。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电力半导体器件,具体涉及一种快速恢复二极管。
背景技术
随着电力电子技术的发展,各种变频电路和斩波电路的应用不断扩大,电力电子电路中的回路有的采用换流关断的晶闸管,有的采用具有自关断能力的新型电力电子器件,而这两种器件都需要一个与之并联的快速恢复二极管。早期的工艺条件要求尽可能引入少的复合中心进行半导体器件制造,但如此制造的器件开关速度慢,无法适应高频应用的需求。为了满足电力电子系统对高频性能要求,无论是开关管,还是续流用的二极管,都需要用受控的方法将复合中心引入晶格,降低少子寿命,提高器件的开关速度。如果对器件有更高频的要求,则需在引入更多的复合中心的同时还需优化结构。
目前通常采用以下两种方式在器件中引入复合中心。第一种是对硅中呈现深能级的杂质进行热扩散:通常采用重金属金或铂,由于其扩散速度快,无法精确控制深度,因此为全局寿命控制方式。第二种是通过高能粒子轰击硅晶体,在晶体中产生空穴和间隙原子形式的晶格损伤:一般采用电子辐照、氢注入或氦注入;电子辐照通常为贯穿方式,即复合中心在器件中的分布是恒定的,因此仍旧为全局寿命控制;氢注入和氦注入可以通过控制注入能量实现限定深度注入,在最有效区域实现寿命控制,即通常说的局域寿命控制,局域寿命控制技术是高端器件常用的寿命控制方式。
采用激光退火实现深能级杂质限定深度分布,同样可以实现局域寿命控制,这是一个可以获得低漏电同时器件特性又好的的一种折中方案。但激光退火在介质层表面近1500℃的高温,如此的高温会导致终端介质层出现无法预知的问题,严重的可能导致反向耐压失效。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种快速恢复二极管,克服现有技术存在的不足,实现了金属局域寿命控制。
为了实现上述目的,本实用新型采用以下技术方案:
一种快速恢复二极管,所述二极管包括:具有三个具有间隔的P型硅区(3)的且表面有氧化层(2)的N型硅衬底(1),所述氧化层(2)上的多晶层(5),所述多晶层(5)上的阳极金属层和所述N型硅衬底(1)上与其相对的阴极金属层,其特征在于,所述P型硅区(3)具有深能级掺杂区(4)。
所述的快速恢复二极管的第一优选方案,居中的所述P型硅区(3)为有源区,两边的为终端保护区。
所述的快速恢复二极管的第二优选方案,所述P型硅区(3)的深度为5-25μm。
所述的快速恢复二极管的第三优选方案,所述氧化层(2)的厚度为
所述的快速恢复二极管的第四优选方案,所述多晶层(5)的材料为硅,厚度为
所述的快速恢复二极管的第五优选方案,所述深能级掺杂区(4)的掺杂杂质为金、铂或钯。
所述的快速恢复二极管的第六优选方案,所述深能级掺杂区(4)的深度小于所述P型硅区(3)。
一种所述的快速恢复二极管的制造方法,该方法包括如下步骤:
1)初始氧化:清洗N型硅衬底,高温氧化所述衬底于表面生成氧化层;
2)形成有源区和分压环:通过涂胶、曝光、显影、刻蚀和去胶形成有源区和终端区窗口;
3)形成PN结:形成掩蔽层,注入硼,于1100~1300℃氮气下推结5~25um;
4)多晶生长:淀积多晶层,掺杂磷杂质:
5)寿命控制:光刻,刻蚀多晶,暴露有源区窗口,注入或溅射深能级杂质,并激光退火进行推结;
6)多晶场板:再次光刻,刻蚀多晶,实现终端场板结构;
7)金属阳极:蒸发或者溅射Al,通过光刻,刻蚀,去胶,合金,形成表面金属淀积,进行表面钝化;
8)背面金属阴极:形成Al/Ti/Ni/Ag或Ti/Ni/Ag背面金属电极。
所述的快速恢复二极管的制造方法的第一优选技术方案,步骤3)所述掩蔽层的厚度为
所述的快速恢复二极管的制造方法的第二优选技术方案,步骤3)所述硼的注入剂量为1e13~1e15。
所述的快速恢复二极管的制造方法的第三优选技术方案,步骤3)所述推结的温度为1200℃。
所述的快速恢复二极管的制造方法的第四优选技术方案,步骤4)所述多晶的掺杂源为POCl3或磷。
与最接近的现有技术比,本实用新型具有如下有益效果:
1)本实用新型的制备方法利用多晶实现激光退火终端保护,可避免激光退火工艺导致终端受损以致耐压失效,本方法同样适用于其它需要局域寿命控制的功率器件;
2)本实用新型采用的多晶同时可作为场板,不增加额外的保护介质层,可实现成本控制。
附图说明
图1:N型硅衬底;
图2:N型硅衬底场氧化层;
图3:有源区分压环光刻刻蚀后芯片剖面图;
图4:有源区激光退火后结构图;
图5:终端场板结构图;
其中:
1N型硅衬底层;2SiO2层;3P+层;4深能级掺杂层;5多晶。
具体实施方式
以下通过具体实施例并结合附图进一步对本实用新型进行描述,但本实用新型并不限于以下实施例。
实施例1
一种所述的快速恢复二极管的制造方法,该方法包括如下步骤:
1)初始氧化:对均匀掺杂的N型硅衬底(见图1)进行清洗后,使用高温氧化的方法,在硅片表面生长氧化层2,厚度见图2;
2)形成有源区和分压环:通过涂胶,曝光,显影,刻蚀,去胶,形成有源区和终端区窗口;
3)形成PN结:为防止注入损伤,生长氧化层作为掩蔽层,后续进行硼注入,剂量为1e13-1e15,1200℃氮气下推结5-25μm,见图3;
4)多晶生长:淀积多晶厚度为利用POCl3或注入磷进行掺杂:
5)寿命控制:光刻,刻蚀多晶,露出有源区窗口,注入或溅射深能级杂质,并通过激光退火进行推结,见图4;
6)多晶场板:再次光刻,刻蚀多晶,实现终端场板结构,见图5;
7)金属阳极:蒸发或者溅射Al,通过光刻,刻蚀,去胶,合金,形成表面金属淀积,进行表面钝化;
8)背面金属阴极;形成Al/Ti/Ni/Ag或Ti/Ni/Ag背面金属电极。
Claims (7)
1.一种快速恢复二极管,所述二极管包括:具有三个具有间隔的P型硅区(3)的且表面有氧化层(2)的N型硅衬底(1),所述氧化层(2)上的多晶层(5),所述多晶层(5)上的阳极金属层和所述N型硅衬底(1)上与其相对的阴极金属层,其特征在于,所述P型硅区(3)具有深能级掺杂区(4)。
2.根据权利要求1所述的快速恢复二极管,其特征在于,居中的所述P型硅区(3)为有源区,两边的为终端保护区。
3.根据权利要求1所述的快速恢复二极管,其特征在于,所述P型硅区(3)的深度为5-25μm。
4.根据权利要求1所述的快速恢复二极管,其特征在于,所述氧化层(2)的厚度为
5.根据权利要求1所述的快速恢复二极管,其特征在于,所述多晶层(5)的材料为硅,厚度为
6.根据权利要求1所述的快速恢复二极管,其特征在于,所述深能级掺杂区(4)的掺杂杂质为金、铂或钯。
7.根据权利要求1所述的快速恢复二极管,其特征在于,所述深能级掺杂区(4)的深度小于所述P型硅区(3)。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201520769928.6U CN204991719U (zh) | 2015-09-30 | 2015-09-30 | 一种快速恢复二极管 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201520769928.6U CN204991719U (zh) | 2015-09-30 | 2015-09-30 | 一种快速恢复二极管 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN204991719U true CN204991719U (zh) | 2016-01-20 |
Family
ID=55126054
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201520769928.6U Active CN204991719U (zh) | 2015-09-30 | 2015-09-30 | 一种快速恢复二极管 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN204991719U (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115172470A (zh) * | 2022-06-20 | 2022-10-11 | 江苏新顺微电子股份有限公司 | 带反向放大作用的吸收二极管器件结构及制造方法 |
-
2015
- 2015-09-30 CN CN201520769928.6U patent/CN204991719U/zh active Active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115172470A (zh) * | 2022-06-20 | 2022-10-11 | 江苏新顺微电子股份有限公司 | 带反向放大作用的吸收二极管器件结构及制造方法 |
CN115172470B (zh) * | 2022-06-20 | 2023-09-26 | 江苏新顺微电子股份有限公司 | 带反向放大作用的吸收二极管器件结构及制造方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8580599B2 (en) | Bypass diode for a solar cell | |
CN102903633A (zh) | 用于制备阳极短路的场阑绝缘栅双极晶体管的方法 | |
CN101540283A (zh) | 场限环结构的4H-SiC PiN/肖特基二极管制作方法 | |
CN106601826B (zh) | 一种快恢复二极管及其制作方法 | |
CN103618006A (zh) | 一种快恢复二极管及其制造方法 | |
US9443926B2 (en) | Field-stop reverse conducting insulated gate bipolar transistor and manufacturing method therefor | |
EP3016144B1 (en) | Manufacturing method of a field-stop reverse conducting insulated gate bipolar transistor | |
CN107275443A (zh) | 一种ibc电池制备方法 | |
CN101859703B (zh) | 低开启电压二极管的制备方法 | |
CN104576361A (zh) | 功率二极管的制备方法 | |
CN105702746A (zh) | 一种快恢复二极管及其制作方法 | |
CN104838504A (zh) | 半导体装置的制造方法 | |
CN110534559B (zh) | 一种碳化硅半导体器件终端及其制造方法 | |
CN106611797A (zh) | 一种具有局域金属寿命控制的功率器件及其制作方法 | |
CN103928309A (zh) | N沟道碳化硅绝缘栅双极型晶体管的制备方法 | |
US9837275B2 (en) | Fabrication method of fast recovery diode | |
CN204991719U (zh) | 一种快速恢复二极管 | |
CN106558624B (zh) | 一种快速恢复二极管及其制造方法 | |
CN204230250U (zh) | 一种快恢复二极管 | |
CN103489776B (zh) | 一种实现场截止型绝缘栅双极型晶体管的工艺方法 | |
CN113964197B (zh) | 一种低泄漏电流的igbt器件及其制备方法 | |
CN105720107A (zh) | 一种快恢复二极管及其制造方法 | |
CN205177855U (zh) | 一种具有局域金属寿命控制的功率器件 | |
CN104934469A (zh) | 一种igbt终端结构及其制造方法 | |
CN110690294A (zh) | 一种快恢复二极管 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant |