基于局域寿命控制的快速软恢复二极管及制备方法与流程

本发明涉及功率芯片，具体涉及一种基于局域寿命控制的快速软恢复二极管及制备方法。

背景技术：

1、快恢复二极管作为续流、钳位、整流的关键器件，常用于高频逆变器、车载电源和大功率快充设备等领域。其反向恢复特性决定了整个电路的高频损耗水平与工作稳定性。硬恢复容易产生尖峰电流和高频振荡，对于通信领域，高频振荡会产生宽频带的电磁噪声严重影响通信质量；软恢复电流衰减平缓、拖尾时间短、峰值电流低，能够显著降低反向恢复损耗，提高电路的稳定性，也能够兼容更高的开关频率。

2、而目前常规pin结构反向恢复峰值电流（irm1）较大，而快恢复二极管常与igbt并联使用，电流尖峰容易危害电路中的其他元器件；常规pin结构二极管反向恢复电流上升斜率也比较陡，容易产生自激振荡，产生的谐波分量会严重降低电路的工作效率。

技术实现思路

1、针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种基于局域寿命控制的快速软恢复二极管及制备方法，以解决目前常规pin结构的反向恢复峰值电流较大，容易危害电路中其他元器件的问题。

2、第一方面，本发明提供的一种基于局域寿命控制的快速软恢复二极管，包括：

3、n+衬底；

4、n缓冲区，设置于n+衬底上；

5、p+埋层，形成于n缓冲区内，且位于n缓冲区的底部边缘；

6、n-漂移区，设置于n缓冲区上；

7、氧化层，设置于n-漂移区上，所述氧化层上开设有窗口；

8、n型埋层，间隔设置于n-漂移区上；

9、p+阳极区，设置于n型埋层上；

10、肖特基势垒区，设置于相邻的p+阳极区之间；

11、正面金属层，设置于肖特基势垒区、p+阳极区和氧化层上；

12、背面金属层，设置于n+衬底的背面。

13、可选地，n+衬底的厚度为5~15μm，掺杂浓度为1e18~1e19cm-3。

14、可选地，n缓冲区的厚度为15~30μm，掺杂浓度为1e15~1e16cm-3。

15、可选地，p+埋层的厚度为5~15μm，掺杂浓度为1e18~1e19cm-3。

16、可选地，n-漂移区的厚度为40~65μm，掺杂浓度为1e14~1e15cm-3。

17、可选地，n型埋层的注入杂质为磷，注入剂量为1e13~1e14，注入能量为50~100kev，注入角度为7°。

18、可选地，p+阳极区的结深为1~10μm，注入杂质为硼，注入剂量为1e13~1e16，注入能量为50~100kev，注入角度为7°。

19、可选地，所述肖特基势垒区的势垒金属为pt。

20、可选地，正面金属层为al或alsicu；背面金属层包括依次形成的ti、ni、ag。

21、第二方面，本发明提供的一种基于局域寿命控制的快速软恢复二极管的制备方法，包括：

22、s1.获得n+衬底；

23、s2.在n+衬底上生长n缓冲层的第一部分；

24、s3.在n缓冲层的第一部分上，通过离子注入退火工艺形成p+埋层；

25、s4.继续生长n缓冲层的第二部分；

26、s5.在n缓冲层上生长n-漂移区；

27、s6.在n-漂移区上形成氧化层，之后通过光刻刻蚀工艺形成注入窗口；

28、s7.在注入窗口内进行n型注入退火形成n型埋层，再通过p型注入退火形成p+阳极区；

29、s8.在p+阳极区溅射pt，通过质子辐照使pt原子被其感生的缺陷捕获，高温退火后间隙pt变为替位pt，最终形成有效的复合中心；

30、s9.开出肖特基势垒区域，重新溅射pt并合金；

31、s10.在n-漂移区上形成正面金属层，在n+衬底的底部形成背面金属层。

32、采用上述技术方案，本申请具有如下有益效果：

33、本发明基于以上n+衬底、n缓冲区、n-漂移区、p+阳极区四层复合工艺结构，在此基础上，阳极p+区（下方n型埋层）和肖特基势垒区交替分布；正向导通时，注入到漂移区内的空穴数量大大降低；反向偏置时，相邻p+n-结的耗尽区横向扩展在肖特基区域形成屏蔽势垒，减小了肖特基区域产生的漏电流；n缓冲区内的p+埋层与阴极n+衬底形成雪崩二极管，反向恢复时p+n+结发生雪崩向基区注入一定剂量的空穴，提高了二极管反向恢复的软度；

34、本发明提供的二极管采用pt掺杂局域寿命控制，复合中心控制在n-漂移区和n缓冲区界面处，进一步降低了反向恢复时间和反向恢复峰值电流，使其拥有较低的开关损耗，能够应用在开关频率更高的场合；

35、本发明通过局域铂掺杂寿命控制，将复合中心控制在n-漂移区和n缓冲区界面处，避免产生阻尼振荡，同时减小了反向恢复时间以及反向恢复峰值电流，在实际应用中起到降低开关损耗，提高电路可靠性的效果。

1.基于局域寿命控制的快速软恢复二极管，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的二极管，其特征在于，n+衬底的厚度为5~15μm，掺杂浓度为1e18~1e19cm-3。

3.根据权利要求1所述的二极管，其特征在于，n缓冲区的厚度为15~30μm，掺杂浓度为1e15~1e16cm-3。

4.根据权利要求1所述的二极管，其特征在于，p+埋层的厚度为5~15μm，掺杂浓度为1e18~1e19cm-3。

5.根据权利要求3所述的二极管，其特征在于，n-漂移区的厚度为40~65μm，掺杂浓度为1e14~1e15cm-3。

6.根据权利要求1所述的二极管，其特征在于，n型埋层的注入杂质为磷，注入剂量为1e13~1e14，注入能量为50~100kev，注入角度为7°。

7.根据权利要求1或6所述的二极管，其特征在于，p+阳极区的结深为1~10μm，注入杂质为硼，注入剂量为1e13~1e16，注入能量为50~100kev，注入角度为7°。

8.根据权利要求1所述的二极管，其特征在于，所述肖特基势垒区的势垒金属为pt。

9.根据权利要求1所述的二极管，其特征在于，正面金属层为al或alsicu；背面金属层包括依次形成的ti、ni、ag。

10.基于局域寿命控制的快速软恢复二极管的制备方法，其特征在于，包括：