[发明专利]具有肖特基接触终端的快恢复二极管

说明书

技术领域

本发明属于功率半导体器件技术领域，涉及功率器件终端结构。

背景技术

绝缘栅双极型晶体管（IGBT）是一种MOS场效应和双极型晶体管复合的新型电力电子器件。它既有MOSFET易于驱动，控制简单的优点，又有功率晶体管导通压降低，通态电流大，损耗小的优点，已成为现代电力电子电路中的核心电子元器件之一。在驱动感性负载时，通常将快恢复二极管与IGBT反向并联，接续感性负载的电流。因而，快恢复二极管的特性会严重影响整机系统的性能。

自大功率快恢复二极管提出以来，大量工作被投入到降低二极管导通压降及关断损耗，提高二极管反向恢复软度，改善二极管反向恢复过程中动态雪崩等问题的研究中。大量研究结果表明，终端区域的设计严重影响快恢复二极管的可靠性。文献(Mori,M;Kobayashi,K;Aono,S;Yasuda,Y.6.5kV Ultra Soft&Fast Recovery Diode(U-SFD)with High Reverse Recovery Capability.Proceedings of2000International Symposium on Power Semiconductor Devices&ICs,2000,pp.115-118）提出了HiRT（High Reverse Recovery Capability）型终端结构。该结构通过引入过渡区寄生电阻的方式优化了终端区域载流子分布，提高了快恢复二极管的可靠性。

发明内容

为进一步改善快恢复二极管的关断特性，本发明提出一种具有肖特基接触终端结构的快恢复二极管。本发明在传统快恢复二极管的基础上（如图1所示），将等位环接触金属改为肖特基接触金属，通过这种方式可以减小过渡区处的注入效率，优化终端部分载流子分布，有利于提高器件的可靠性。

本发明技术方案如下：

具有肖特基接触终端的快恢复二极管，其元胞结构如图2所示，包括N⁺阴极区60、位于N⁺阴极区60背面的阴极金属70、位于N⁺阴极区60上方的N型漂移区40、位于N⁺阴极区60和N型漂移区40之间的N型场缓冲层50；所述N型漂移区40表面具有元胞P型区20，元胞P型区20表面具有阳极金属10；器件终端区的N型漂移区40表面距离元胞P型区20由近及远地分布有等位环31、第一场限环32和第二场限环33。所述等位环31表面具有与之接触的肖特基金属80，肖特基金属80与等位环31表面接触方式为肖特基接触。所述等位环31与元胞P型区20等电位连接，形成器件终端过渡区。所述第一场限环32和第二场限环33用于改善器件反向阻断时等位环31的电场曲率效应，以提高器件终端的耐压能力。所述N型场缓冲层50用以截止阻断状态时的电场。

上述技术方案中，所述等位环31与元胞P型区20等电位连接的实现方式为等位环31与元胞P型区20相接触（如图2所示）。所述等位环31与元胞P型区20等电位连接的实现方式也可以是等位环31与元胞P型区20不相接触，而是肖特基金属80与阳极金属10相连接（如图3所示）。

本发明的有益效果表现在：

本发明提供的具有肖特基接触终端的快恢复二极管，在等位环处使用肖特基接触金属，减小了终端过渡区处的注入效率，优化了终端部分载流子分布水平，这不仅有利于减小快恢复二极管的关断损耗，还有利于提高器件的反向恢复过程中的可靠性。

附图说明

图1是传统快恢复二极管结构示意图。

图2至图3是本发明提供的具有肖特基接触终端结构示意图。结构包括阳极金属10，元胞P型区20，等位环31，第一场限环32，第二场限环33，N型漂移区40，N型场缓冲层50，N⁺阴极区60，阴极金属70，肖特基接触金属80。

图4是仿真获得的导通状态下，传统快恢复二极管终端与本发明提出的具有肖特基接触终端快恢复二极管的载流子分布对比图。

图5是仿真获得的传统快恢复二极管终端与本发明提出的具有肖特基接触终端的快恢复二极管的关断特性曲线。

图6是实施方案的基本工艺流程图。

图4至图5中，方形图案表示本发明提供的具有肖特基接触终端的快恢复二极管的仿真结果数据，圆形图案表示传统快恢复二极管的仿真结果数据。

具体实施方式