[实用新型]一种改善恢复软度特性的二极管

说明书

技术领域

本实用新型涉及半导体晶片制造领域，尤其涉及一种改善快恢复软度特性的二极管。

背景技术

快恢复二极管是一种开关特性好、反向恢复时间短的二极管，反向恢复时间通常用trr来表示，主要作为整流管应用于开关电路、变频器等电子电路中。随着IGBT、VDMOS等新型功率器件的大量应用，在电路中做为其配套使用的快恢复二极管越来越受到重视。在使用中，从最初关注的反向恢复时间逐渐过渡到反向恢复软度的特性，因为软度的强弱会影响到反向恢复过程中所产生尖峰电压的高低，如果产生的尖峰电压过高，会导致电路中配套使用的其它器件损坏。

图1为现有技术中二极管的反向恢复时间trr及软度因子曲线示意图。如图1所示，在已经导通的二极管外加反向电压，IF为正向电流，t为从正向电流IF降为零的时间，原来导通的正向电流IF会以dIF/dt的速率减小，直到二极管反向恢复电流IR从零上升至其峰值IRmax，这段时间称少数载流子存储时间ta。在反向恢复电流IR已达到峰值IRmax后，这时PN结两侧开始耗尽，空间电荷区建立，二极管开始恢复阻断能力，反向恢复电流迅速下降，直至反向恢复电流IR从其峰值IRmax降至零。一般将反向恢复电流峰值IRmax的时间点到反向恢复电流0.9IRmax与0.25IRmax两点连线在时间轴上的交点时间段为复合时间tb。反向恢复时间trr即为少数载流子存储时间ta与复合时间tb的加和，反向恢复软度因子即为tb与ta的比值。为了获得较好的反向恢复特性，要求ta要尽量小，tb要尽量大一些。

一般普通的二极管，反向软度特性较“硬”，虽然反向恢复时间trr可出做到较小，但反向复合时间tb下降过快，导致反向恢复软度特性差，在反向恢复过程中产生较高的尖峰电压，容易造成与之并联使用的的大功率器件因承受了过高电压而损坏。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种改善恢复软度特性的二极管，通过在半导体制造过程中对外延工艺的改进，以提高二极管反向恢复软度因子，解决快恢复二极管在反向恢复过程中产生较高的尖峰电压的问题，从而在保证二极管反向恢复时间的前提下，获得更好的反向恢复特性。

本实用新型提供一种改善恢复软度特性的二极管，包括：半导体衬底，所述半导体衬底为第一类型；第一本征外延层，位于所述半导体衬底上；高掺杂浓度外延层，位于所述第一本征外延层上；第二本征外延层，位于所述高掺杂浓度外延层上；低掺杂浓度外延层，位于所述第二本征外延层上；第二类型掺杂区，形成于所述低掺杂浓度外延层上；以及第二类型重掺杂区，形成于所述第二类型掺杂区。

进一步的，所述第一本征外延层的厚度为2μm～5μm。

进一步的，所述高掺杂浓度外延层的厚度为2μm～20μm，所述高掺杂浓度外延层的电阻率为1Ω·cm～10Ω·cm，所述掺杂浓度为4.85E15cm-3～4.41E14cm-3，所述高掺杂浓度外延层为第一类型。

进一步的，所述第二本征外延层的厚度为1μm～3μm。

进一步的，所述低掺杂浓度外延层的厚度为20μm～150μm，所述低掺杂浓度外延层的电阻率为10Ω·cm～80Ω·cm，所述低掺杂浓度外延层的掺杂浓度4.41E14cm-3～5.41E13cm-3，所述高掺杂浓度外延层为第一类型。

进一步的，第二类型掺杂区的结深为5μm～15μm。

进一步的，第二类型重掺杂区的结深为1μm～3μm。

进一步的，所述第一类型为N型，所述第二类型为P型。

相比于现有技术，本实用新型所述的二极管，通过对晶片制造过程中的外延工艺改进，采用第一本征外延层、高掺杂浓度外延层、第二本征外延层和低掺杂浓度外延层的四层复合工艺结构，将反向恢复时间trr做到较小，从而保证二极管具有较好的反向恢复软度特性。同时在反向恢复过程中，电压、电流的变化是平缓的，延长了复合时间tb，从而避免了产生过高的尖峰电压，同时也保护了其它配合使用的功率器件。

附图说明

图1为现有技术中二极管的反向恢复时间及软度因子曲线示意图。

图2为本实用新型一实施例中改善恢复软度特性的二极管的结构简要示意图。

图3为本实用新型一实施例中改善恢复软度特性的二极管的制造流程的简要示意图。

图4～图8为本实用新型一实施例中改善恢复软度特性的二极管的制造过程的截面示意图。

图9为本实用新型一实施例中二极管的反向恢复时间与软度因子示意图。

具体实施方式