[发明专利]一种快恢复二极管及其制造方法

权利要求书

1.一种快恢复二极管，所述二极管包括衬底、缓冲区、P型发射区、阳极P+区、金属层和氧化层；所述P型发射区和缓冲区分别设置在衬底两侧；在所述衬底上生长有氧化层；所述金属层位于二极管的两端；其特征在于，所述P型发射区采用波浪型有源区结构；所述缓冲区为缓变可控缓冲区；在所述P型发射区与阳极P+区之间设有局域寿命控制区，二极管设有包围其四周的全局寿命控制区；

所述衬底为N型本征区，由均匀掺杂的N型硅衬底组成；

所述缓变可控缓冲区包括二层或二层以上的N型掺杂区，并通过多次外延的方式形成，其厚度为15～60um，所述缓变可控缓冲区随着掺杂浓度不断增加形成具有一定浓度梯度的渐变结构，掺杂浓度梯度相差1～5个数量级；通过多次外延的方式形成缓变可控缓冲层的最外层，即N+层；最外层掺杂浓度满足低欧姆接触电阻要求。

2.如权利要求1所述的快恢复二极管，其特征在于，所述金属层包括位于阳极P+区和氧化层上的阳极金属层和位于缓变可控缓冲区下的阴极金属层。

3.如权利要求1所述的快恢复二极管，其特征在于，所述P型发射区通过等间距的正六边形注入窗口进行局部硼注入，实现高低掺杂相间的P型掺杂波浪型有源区结构；所述波浪型有源区结构包括高浓度P型掺杂区HP和低浓度P型掺杂区LP；所述高浓度P型掺杂区HP的载流子掺杂浓度高于低浓度P型掺杂区LP为1～4个数量级，高低浓度P型掺杂区的体积比例受控于P型注入的注入面积S、注入窗口间距L和P型发射区结深H，L和H满足0.4H＜L＜1.6H。

4.如权利要求3所述的快恢复二极管，其特征在于，通过调节P型注入的注入面积S、P型发射区结深H、注入窗口间距L实现调节发射极注入效率。

5.如权利要求1所述的快恢复二极管，其特征在于，所述阳极P+区的深度0.2-2um，其中硼离子的掺杂浓度为1×10¹⁷～5×10¹⁹cm^-3。

6.如权利要求1所述的快恢复二极管，其特征在于，在阳极P+区的表面注入氢离子形成所述局域寿命控制区，其宽度为2-10um，少子寿命为10-1000ns；在整个二极管器件结构进行电子辐照形成所述全局寿命控制区。

7.一种如权利要求1-6中任一项所述的快恢复二极管的制造方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

A、制造缓变可控缓冲区：将均匀掺杂的N型硅衬底抛光后，用多次外延的方式在其背面生长缓变可控缓冲区；

B、初始氧化：对均匀掺杂的N型硅衬底清洗后，于H2和O2气氛及900℃-1100℃下，氧化1-10小时，在所述均匀掺杂的N型硅衬底表面生长厚度1-2um的氧化层；

C、制造P型掺杂注入窗口：在均匀掺杂的N型硅衬底上经涂胶、曝光、显影、刻蚀和去胶后，形成P型掺杂注入窗口；所述P型掺杂注入窗口为正六边形结构；

D、制造P型发射区：带胶注入P型杂质的P型掺杂注入窗口，经去胶、清洗和推结，形成高、低浓度相间的P型掺杂区，其掺杂浓度在5e15～5e17cm-3之间；

E、制造阳极P+区：光刻阳极P+区的注入窗口，大面积刻蚀出金属接触孔的阳极接触孔后，并进行硼离子注入，激活后形成阳极P+区；

F、制造局域寿命控制区：在阳极P+区的表面注入氢离子并退火后形成所述局域寿命控制区；

G、制造金属层：用蒸发或者溅射金属铝形成P于型发射表面，经光刻、刻蚀、去胶和铂硅合金形成阳极金属层；

H、制造全局寿命控制区：电子辐照二极管器件并退火形成全局寿命控制区；

I、制造钝化层：通过SiO2，聚酰亚胺PI薄膜形成表面钝化，经光刻，刻蚀形成发射极铝引线PAD区域；

J、对背面减薄、腐蚀和金属化，形成阴极金属层。

8.如权利要求7所述的制造方法，其特征在于，所述步骤F中，根据氢离子注入能量和剂量控制局域寿命控制层的轴向位置，根据退火温度和时间控制局域寿命控制层的缺陷形状和质量；局域寿命控制层位于二极管的有源区内，且不侵犯终端区。