CN205959987U - 一种含阴极辅助的快恢复二极管材料片结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型的主要目的为提供一种含阴极辅助的快恢复二极管材料片结构，在N型单晶硅片的N面上间隔地排列制造出高浓度的N+结，具有自调制效应，形成良好的软恢复特性；此材料片通过硅氧化方式将N面粘附一片单晶片，在加工过程中不易碎片；此结构的制造成本低于外延片的成本。使用本实用新型的含阴极辅助的快恢复二极管材料片，与传统的外延片加工相比，具有良好的快速、软恢复特性，成本更低。

Description

一种含阴极辅助的快恢复二极管材料片结构

技术领域

本实用新型属于二极管材料片制备的技术领域，特别是涉及一种含阴极辅助的快恢复二极管材料片结构。

背景技术

在电子电路中，二极管是最常用的基础电子元器件之一，电力电子电路中的二极管数量多于开关器件，尤其以与开关器件匹配使用的大功率二极管要求最为特殊，但对电路中使用的大功率开关二极管提出了更高的要求，反向恢复时间越快越好，反向恢复时间由衬底浓度决定，衬底掺杂浓度梯度的存在使得注入到两极区的载流子数量增加，梯度越小，载流子的数量越多，注入到两极区的载流子在反向恢复过程中也需要被抽取或被复合，注入载流子越多，意味着需要的反向恢复时间越长，因此，希望两极区的掺杂结深越浅越好，掺杂浓度越高越好，快恢复二极管一般采用三扩片和外延片作为衬底，普通快恢复二极管衬底采用三扩片，该材料片的阴极通常由磷的深扩散形成，以充当缓冲层，这种设计导致N+的过渡区长，导通压降会增加，复合时间长，进而反向恢复时间长；高效快恢复二极管衬底采用外延片，衬底掺杂浓度非常高，与外延层接触附近的浓度梯度非常陡，因此产品的反向恢复时间要比普通快恢复二极管短很多，压降也要小很多，复合时间短，进而反向恢复时间短，但是外延片采用昂贵的设备制造，因此外延片成本高，使用本实用新型材料加工的快恢复二极管具有快速、软恢复特性，正向导通压降低，成本低等特点。

发明内容

本实用新型提供了一种含阴极辅助的快恢复二极管材料片结构，其特征在于，具有N+/N结构，设计出辅助二极管（发射效率自调节二极管），辅助二极管的结构特点是将二极管的阴极面设计成高浓度与低浓度区镶嵌的结构，如图1所示，2区为高浓度区，1区为低浓度区，我们将低浓度1区称为辅助二极管，2区与1区浓度相差2-3个数量级，当正向导通时，辅助二极管1区内的注入载流子浓度要低于主二极管2区，辅助二极管的存在起到了减少反向恢复电荷和反向恢复时间、抑制反向恢复峰值电流的作用，而二极管处于反向偏压时，主二极管2区的载流子迅速被抽走，而辅助二极管1区内存有较少的载流子通过复合消失，产生软恢复特性，采用此材料片加工的快恢复二极管可将反向恢复时间trr降低。

本实用新型在N型单晶片的N面制造出高浓度的N结，通过增加N+结构，粘附单晶片B确保将N-区厚度降低的同时不碎片，可以使正向导通时压降降低，此材料片加工的快恢复二极管具有反向恢复时间短、正向导通压降低、制作工艺简单、成本低等特点。

含阴极辅助的快恢复二极管的材料片结构，其特征在于，具有N+/N形成的阴极辅助结构，乳胶源厚度在5um~30um，形成N+区宽度20um~150um，N型区C和N-区D总厚度在30-100um，N型区C面有粘附的单晶片B做支撑。

本实用新型的材料片的制备过程，在低掺杂的N-单晶片的背面高温扩磷，形成高浓度的N型区C，利用丝网印刷的技术在扩磷面C涂覆磷乳胶源，再将一片单晶片B贴在涂源A面，然后进行1260℃高温扩散，乳胶源中的P2O5与硅发生反应，生成含磷的二氧化硅，使两涂源的硅面紧密的结合在一起，物理方法无法完整分开，再通过减薄、抛光工艺将N型硅片N-区D减薄至20-80um，即N区C与N-区D厚度之和在30-100um，减薄厚度根据快恢复二极管的电压参数来决定，即制成本实用新型的材料片，此材料片粘附的单晶片B在后续可以通过HF酸腐蚀在涂源处A分离，不同的乳胶源厚度腐蚀时间不同，乳胶源厚度越厚腐蚀时间越长。

附图说明

图1 本实用新型的材料片阴极辅助部分结构示意图；

图2 本实用新型的材料片结构示意图。

具体实施方式

如图2，在低掺杂的N-单晶片厚度260um的背面1260℃高温扩磷，形成高浓度的N型区C，利用丝网印刷的技术，丝网使用800目，刮刀使用胶刀，刮刀压力3kg，刮刀速度70mm/s，在扩磷面C涂覆磷乳胶源，在热板上200℃烘烤，再将一片单晶片B贴在涂源A面，将粘附一起的两硅片进行1260℃高温扩散，乳胶源中的P2O5与硅发生反应，生成含磷的二氧化硅，使两涂源的硅面紧密的结合在一起，物理方法无法完整分开，并形成点状的N+区E，N+区表面浓度在1E19 /cm²以上，N+区E与N区C形成阴极辅助部分，再通过减薄、抛光工艺将N型硅片N-区D减薄至20-80um，即N区C与N-区D厚度之和在30-100um，减薄厚度根据快恢复二极管的电压参数来决定，即制成本实用新型的材料片。

将此材料片按照快恢复二极管的工艺进行加工后，在正面贴抗腐蚀蓝膜进行HF腐蚀，将粘上去的单晶片B即可从涂源A处腐蚀掉。

当然，本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施方式是用来说明本实用新型，而并非作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对以上所述实施方式的变化、变形都将落在本实用新型权利要求书的范围内。

Claims (3)

1.含阴极辅助的快恢复二极管材料片结构，其包括：在低掺杂的N-单晶硅片的下面形成10-20um厚的N层，在N层内形成4-6um的N+区，N-层厚度20-80um，以及N层下面的单晶片B。

2.根据权利要求1所述的含阴极辅助的快恢复二极管的材料片结构，其特征在于，具有N+ / N 形成的阴极辅助结构。

3.根据权利要求1所述的含阴极辅助的快恢复二极管的材料片结构，其特征在于，乳胶源A厚度在5um~30um，形成N+区E宽度20um~150um，N型区和N-区总厚度在30-100um，N型区面有粘附的单晶片做支撑。