[发明专利]一种快恢复二极管及其制作方法

说明书

本发明提供一种快恢复二极管及其制作方法，快恢复二极管包括N型硅片以及正面结构和背面结构：背面结构包括N型掺杂层、N型缓冲层、N型掺磷区和背面金属，N型缓冲层、N型掺磷区和背面金属依次设置于N型硅片背面，N型掺杂层设置于N型硅片内部，本发明先形成正面结构，再形成背面结构，背面结构形成过程中，先形成N型缓冲层和N型掺杂层，最后形成背面金属。由于N型缓冲层工艺在正面结构形成后，完全可以利用减薄工艺提升芯片背面洁净度，避免硅片背面表面存在的沾污问题，从根本上避免背金脱落风险，同时由于硅片内部存在N型掺杂层，大幅度提高了快恢复二极管的抗动态雪崩能力；本发明提供的制作方法过程简洁，可操作性强。

技术领域

本发明涉及电力电子器件技术领域，具体涉及一种快恢复二极管及其制作方法。

背景技术

近些年，在电网系统里已经投运了基于高压大功率绝缘栅双极晶体管(IGBT)器件的柔性输电装备，对大电网的安全稳定运行、大规模新能源的并网、以及远距离输电等方面起到了显著的示范作用。

一般IGBT在使用时都需要一个快恢复二极管(Fast recovery diode，FRD)与之并联，随着电力电子技术的不断发展，各种主开关器件的开关频率和性能要求不断提高，无疑对快恢复二极管性能提出更高的要求，为了提高快恢复二极管性能及抗动态雪崩能力，通常在快恢复二极管背面加入较深的N型缓冲层。目前，N型缓冲层一般采用离子注入或三氯氧磷POCl₃扩散以及1200℃以上的高温退火，1200℃以上的退火温度使得快恢复二极管背面N型缓冲层必须在快恢复二极管正面金属前完成，从而导致芯片背面在快恢复二极管正面工艺过程中存在沾污风险。由于快恢复二极管背面N型缓冲层已形成，一般只是用喷砂、氢氟酸等方式简单处理提高快恢复二极管背面洁净度，最终导致快恢复二极管背面金属存在脱落风险，同时FRD的抗动态雪崩能力比IGBT差。

发明内容

为了克服上述现有技术中快恢复二极管背面金属存在脱落风险且其抗动态雪崩能力较差的不足，本发明提供一种快恢复二极管及其制作方法，快恢复二极管包括N型硅片以及分别位于N型硅片正面和背面的正面结构和背面结构：背面结构包括N型掺杂层、N型缓冲层、N型掺磷区和背面金属，N型缓冲层、N型掺磷区和背面金属按照从N型硅片的内部到背面的顺序依次设置于所述N型硅片背面，所述N型掺杂层设置于N型硅片内部；制作方法中先形成正面结构，再形成背面结构，背面结构形成过程中，先形成N型缓冲层和N型掺杂层，然后形成背面金属，避免了硅片背面表面存在的沾污风险，进而避免了快恢复二极管背面金属存在的脱落风险，且大幅度提高了快恢复二极管的抗动态雪崩能力。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

一方面，本发明还提供一种快恢复二极管的制作方法，包括：

在N型硅片正面依次形成有源区、保护环和氧化层；

所述氧化层形成后，在正面形成N型截止环，并在N型硅片的背面内部形成N型掺磷区；

所述N型截止环形成后，在正面依次形成BPSG层、正面金属和钝化层；

所述钝化层形成后，在所述N型掺磷区靠近N型硅片侧形成N型掺杂层和N型缓冲层，并在N型掺磷区的底部形成背面金属。

所述对N型硅片进行预处理，包括：

通过激光打标机在所述N型硅片正面打标；

通过酸、碱或去离子水清洗打标后的整个N型硅片。

所述有源区和保护环的形成，包括：

依次通过氧化、涂胶、曝光和显影工艺N型硅片正面形成P型离子注入窗口；

将P型离子通过所述P型离子注入窗口注入N型硅片；