[发明专利]一种快恢复二极管

说明书

本发明公开了半导体功率器件领域内的一种快恢复二极管。该种快恢复二极管包括N+型硅单晶衬底、N‑型外延层、P+型块和P‑型主结，P+型块具有若干个，N‑型外延层设置于N+型硅单晶衬底上方，P‑型主结设置于N‑型外延层内上方，P+型块设置于N+型硅单晶衬底和N‑型外延层之间，P‑型主结上方设置有正面金属层，N+型硅单晶衬底下方设置有背面金属层。该种快恢复二极管具有极短的反向恢复时间、快速开通和关断能力，同时具有极低的电流振荡和电压过冲，提高了器件的稳定性和可靠性。

技术领域

本发明涉及半导体功率器件技术领域，特别涉及一种快恢复二极管。

背景技术

功率半导体器件作为电力电子电路中的核心器件，可用来实现电能的高效传输、转换及其过程中的有效精确控制，实现对电能的优质、高效的利用。正是由于功率半导体器件的研究和发展，才使得电力电子技术朝大容量、高频化、高效节能、高可靠性和低成本的方向发展。由于高频转换技术的发展和高效节能的需要，要求快恢复二极管的高压阻断能力强、开关速度快等特点。随着电路结构的日益更新，电路设计者不仅需要快恢复二极管具有高频性能，同时要求二极管具有较低的震荡以降低EMI。目前，国内芯片厂家可以采用P-/N-/N+结构制造出反向恢复时间较快的快恢复二极管芯片，也可以采用P-/N-/N/N+结构制造出低震荡的快恢复二极管芯片，前者反向恢复时间极短,但震荡严重，后者几乎没有震荡，但是Trr很难做到极低。受制于高端生产设备，国内芯片厂家无法生产既高频又低震荡性能的快恢复二极管芯片，因此这类快恢复二极管芯片主要依赖进口。

现有技术中公开了一种发明专利，专利名称：一种低反向恢复电荷快恢复二极管芯片，专利号：CN201510951716.4，但在上述专利公开内容里为了实现非常快的恢复速度，需要提高二极管掺杂铂金或黄金的浓度，随着掺杂浓度的提高，采用台面玻璃钝化工艺时对漏电流的控制则变的非常困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种高频低震荡快恢复二极管结构，该二极管具有极低的反向恢复时间、快速开通和关断能力，同时具有极低的电流振荡和电压过冲，提高器件的稳定性和可靠性。

为了实现上述发明目的，本发明一种快恢复二极管采用的如下技术方案：

一种快恢复二极管，包括N+型硅单晶衬底、N-型外延层、P+型块和P-型主结，所述P+型块具有若干个，所述N-型外延层设置于所述N+型硅单晶衬底上方，所述P-型主结设置于所述N-型外延层内上方，所述P+型块设置于所述N+型硅单晶衬底和N-型外延层之间，所述P-型主结上方设置有正面金属层，所述N+型硅单晶衬底下方设置有背面金属层。本步的有益效果是：基于P-/N-/N+结构，在N-和N+之间设置有P+型块，通过调整P+型块浓度、体积、间距等参数降低快恢复二极管反向恢复的震荡，同时兼顾了P-/N-/N+结构反向恢复时间极短的特点。

进一步地，所述N-型外延层表面还设置有二氧化硅层，且所述二氧化硅层上开设有与所述P-型主结对应的通孔。

进一步地，所述P+型块为圆柱型。

进一步地，所述P+型圆柱直径大小为5～20um，间距为5～20um，厚度为0.5～2um，浓度为1×10¹⁶-1×10²⁰cm^-3。基区引入P+增加了基区载流子被抽走或复合的时间，从而达到降低反向恢复的电流震荡和反向电压目的，实现低EMI。

进一步地，所述N-型外延层浓度为1×10¹²-1×10¹⁴cm^-3，厚度为30-120um。在保证击穿电压满足需求的前提下，采用低掺杂、低厚度的N-型外延层有利于实现低反向恢复，提升二极管的高频性能。