沟槽式快恢复二极管的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种沟槽式快恢复二极管，属于快恢复二极管技术领域。
【背景技术】
[0002] 目前制作具有软恢复特性的快恢复二极管，其有源区一般为整体肖特基结构或 PIN结构。
[0003] 由于PIN二极管比肖特基二极管具有更高的击穿电压和更强的ESD能力，更适合 于工业电路的应用。
[0004] 虽然PIN二极管具有通态压降小，击穿电压高，雪崩耐量UIS能力好，抗静电放电 ESD能力强以及高温漏电小的优点。但PIN二极管器件为双极器件，由于电导调制效应，当 反向恢复时间长，为了提高恢复速度，采用较薄的基区，以做到降低正向压降，同时缩短恢 复时间。但是这样因提供恢复的拖尾电流电荷量较少，会造成明显的硬恢复，二极管器件对 系统的EMI会造成很明显的不利影响。
【发明内容】
[0005] 本实用新型的目的是提供一种正向压降低、恢复时间短、具有很好的软恢复特性 的沟槽式快恢复二极管。
[0006] 本实用新型为达到上述目的的技术方案是：一种沟槽式快恢复二极管，其特征在 于：包括依次相连接的金属阴极层、N +型衬底层和型外延层，其特征在于：所述的型外 延层上部具有场氧化层，在场氧化层的有源区窗口内间隔设有三个以上沟槽氧化层和位于 两沟槽氧化层之间的沟槽外注入区，所述的沟槽氧化层具有内凹的空腔，沟槽氧化层的空 腔内填有沟槽多晶硅，且各沟槽氧化层的底部与沟槽P +型杂质层相连，且沟槽P +型杂质层 嵌在f型外延层内；所述的沟槽外注入区具有依次相连用于电阻率调节的N型杂质电荷积 累层、沟槽外P型杂质层和上部用于连接金属阳极层的沟槽外P +杂质层，N型杂质电荷积累 层不超出沟槽氧化层的底部；所述在场氧化层有源区窗口外的终端区内具有终端P型杂质 层，且终端P型杂质层与有源区窗口内的沟槽氧化层相接，场氧化层的上部具有终端多晶 硅场板层，金属阳极层与终端多晶硅场板层相连，金属阳极层穿过场氧化层的有源区窗口 形成的电极孔与沟槽氧化层、沟槽多晶硅以及沟槽外P +杂质层连接。
[0007] 其中，所述的沟槽P+型杂质层的厚度在1500?3000A。
[0008] 所述的N型杂质电荷积累层的厚度在2?6 μπι。
[0009] 所述的沟槽氧化层的深度在8?15 μ m、壁厚在500?2000Α。
[0010] 所述的沟槽外P型杂质层厚度在4?5 μπι。
[0011] 所述的终端P型杂质层的厚度在6?10 μ m。
[0012] 本实用新型采用上述技术方案后具有如下优点：
[0013] 1、本实用新型在沟槽氧化层底部具有沟槽P+型杂质层，在正向导通时，在沟槽多 晶硅、沟槽多晶硅下部的沟槽氧化层以及沟槽P+型杂质层能形成类似于mos器件的栅极 结沟，沟槽P+型杂质层上部由于电荷感应会聚集大量电子，而沟槽P +型杂质层的下部会有 形成空穴的聚集，这样为了平衡电荷量，阴极区会向基区输入更多的电子，使沟槽以下区域 的载流子浓度更一步增大，在不增加 P+型杂质注入的情况下降低了该区域的电阻率。
[0014] 本实用新型的沟槽多晶硅、沟槽氧化层与沟槽之间的N型电荷积累层也形成的类 似P型MOS结构，而沟槽外注入区在沟槽外P型杂质层和其下部的N型杂质电荷积累层之 间的电压差在两沟槽氧化层之间的N型杂质电荷积累层中感应出更多带有负电的等离子 体，形成电荷积累区，这部分区域的电阻率也被拉低并能调节电阻率，本实用新型的沟槽式 快恢复二极管压降在没有大量空穴注入的情况下也能较低。同时，注入的空穴在沟槽氧化 层之间的N型杂质电荷积累层被复合和吸收，减少了少子的注入，使得在反向恢复时，反向 恢复时间大大缩短，有利于形成快恢复。
[0015] 2、本实用新型的沟槽式快恢复二极管在反向恢复时，由于各沟槽氧化层的下部的 沟槽P +型杂质层的存在，沟槽P+型杂质层下部电荷积累区提供拖尾电流所需的电荷，得到 很好的软恢复特性。
[0016] 3、本实用新型在两沟槽氧化层之间的沟槽外注入区的下部设有N型电荷积累层， 能进一步提升雪崩耐量ns能力，进一步提高快恢复二极管的可靠性。
[0017] 4、本实用新型得到新结构快恢复二极管，具有正向压降低、恢复时间短、UIS能力 高、软恢复特性好的特点，便于工业化生产。
【附图说明】
[0018] 下面结合附图对本实用新型的实施例作进一步的详细描述。
[0019] 图1是本实用新型沟槽式快恢复二极管的结构示意图。
[0020] 其中：1 一场氧化层，2-终端多晶娃场板层，3-终端P型杂质层，4一沟槽多晶娃， 5-沟槽氧化层，6-沟槽P+型杂质层，7-沟槽外P +杂质层，8-沟槽外P型杂质层，9一N型 杂质电荷积累层，10-金属阳极层，11-N型外延层，12-N +型衬底层，13-金属阴极层。
【具体实施方式】
[0021] 见图1所示，本实用新型的沟槽式快恢复二极管，包括依次相连接的金属阴极层 13、N +型衬底层12和型外延层ΙΙ,Ρ'Γ型外延层11上部具有场氧化层1，在场氧化层1的 有源区窗口内间隔设有三个以上沟槽氧化层5和位于两沟槽氧化层5之间的沟槽外注入 区，沟槽氧化层5具有内凹的空腔，本实用新型的沟槽氧化层5的深度在8?15 μπκ壁厚 在500?2000Α,沟槽氧化层5的空腔内填有沟槽多晶硅4,各沟槽氧化层5的底部与沟槽P+ 型杂质层6相连，沟槽P+型杂质层6的厚度可控制在1500?3000Α,且沟槽P+型杂质层6嵌 在f型外延层11内，使沟槽多晶硅4下部、沟槽多晶硅4下部的沟槽氧化层5以及沟槽P + 型杂质层6能形成类似于mos器件的栅极结沟，在不增加 P+型杂质注入的情况下降低了该 区域的电阻率。
[0022] 见图1所示，本实用新型的沟槽外注入区具有依次相连用于电阻率调节的N型杂 质电荷积累层9、沟槽外P型杂质层8和上部用于连接金属阳极层10的沟槽外P +杂质层7， N型杂质电荷积累层9不超出沟槽氧化层5的底部，N型杂质电荷积累层9下部与f型外 延层11相连，本实用新型N型杂质电荷积累层9的厚度在2?6ym，而沟槽外P型杂质层 8厚度在4?5 μ m。
[0023] 见图1所示，本实用新型场氧化层1有源区窗口外的终端区内具有终端P型杂质 层3,且终端P型杂质层3与有源区窗口内的沟槽氧化层5相接，终端P型杂质层3的厚度 在6?10u，场氧化层1的上部具有终端多晶硅场板层2,金属阳极层10与终端多晶硅场板 层2相连，金属阳极层10穿过场氧化层1有源区窗口形成的电极孔与沟槽氧化层5、沟槽氧 化层5内的沟槽多晶硅4以及沟槽外P +杂质层7连接。本实用新型的沟槽氧化层5的深 度、壁厚，沟槽P+型杂质层6厚度、N型杂质电荷积累层9厚度以及沟槽外P型杂质层8厚 度见表1所示。
[0024] 表 1
[0025]
【主权项】
1. 一种沟槽式快恢复二极管，其特征在于：包括依次相连接的金属阴极层（13)、N+型 衬底层（12)和f型外延层（11)，其特征在于：所述的型外延层（11)上部具有场氧化层 (1)，在场氧化层（1)的有源区窗口内间隔设有三个以上沟槽氧化层（5)和位于两沟槽氧化 层（5)之间的沟槽外注入区，所述的沟槽氧化层（5)具有内凹的空腔，沟槽氧化层（5)的 空腔内填有沟槽多晶硅（4)，且各沟槽氧化层（5)的底部与沟槽P+型杂质层（6)相连，且沟 槽P+型杂质层（6)嵌在型外延层（11)内；所述的沟槽外注入区具有依次相连用于电阻 率调节的N型杂质电荷积累层（9)、沟槽外P型杂质层（8)和上部用于连接金属阳极层（10) 的沟槽外P+杂质层（7)，N型杂质电荷积累层（9)不超出沟槽氧化层（5)的底部；所述在场 氧化层⑴有源区窗口外的终端区内具有终端P型杂质层（3)，且终端P型杂质层（3)与有 源区窗口内的沟槽氧化层（5)相接，场氧化层（1)的上部具有终端多晶硅场板层（2)，金属 阳极层（10)与终端多晶硅场板层（2)相连，金属阳极层（10)穿过场氧化层（1)有源区窗 口形成的电极孔与沟槽氧化层（5)、沟槽多晶硅（4)以及沟槽外P+杂质层（7)连接。
2. 根据权利要求1所述的沟槽式快恢复二极管，其特征在于：所述的沟槽P+型杂质层 (6)的厚度在1500?3000A。
3. 根据权利要求1所述的沟槽式快恢复二极管，其特征在于：所述的N型杂质电荷积 累层（9)的厚度在2?6ym。
4. 根据权利要求1所述的沟槽式快恢复二极管，其特征在于：所述的沟槽氧化层（5) 的深度在8?15ym、壁厚在500?2000A。
5. 根据权利要求1所述的沟槽式快恢复二极管，其特征在于：所述的沟槽外P型杂质 层⑶厚度在4?5ym。
6. 根据权利要求1所述的沟槽式快恢复二极管，其特征在于：所述的终端P型杂质层 (3)的厚度在6?10ym。
【专利摘要】本实用新型涉及一种沟槽式快恢复二极管，在场氧化层的有源区窗口内间隔设有三个以上沟槽氧化层和位于两沟槽氧化层之间的沟槽外注入区，沟槽氧化层内凹的空腔内填有沟槽多晶硅，各沟槽氧化层的底部与沟槽P+型杂质层相连，沟槽外注入区具有依次相连的N型杂质电荷积累层、沟槽外P型杂质层和沟槽外P+杂质层，N型杂质电荷积累层不超出沟槽氧化层的底部；场氧化层有源区窗口外的终端区内具有终端P型杂质层，场氧化层的上部具有终端多晶硅场板层，金属阳极层与终端多晶硅场板层、沟槽氧化层、沟槽多晶硅以及沟槽外P+杂质层连接。本实用新型有正向压降低、恢复时间短、UIS能力高、软恢复特性好的特点，便于工业化生产。
【IPC分类】H01L29-861, H01L29-06
【公开号】CN204303819
【申请号】CN201420806984
【发明人】林茂, 戚丽娜, 张景超, 钱锴, 刘利峰, 赵善麒, 王晓宝
【申请人】江苏宏微科技股份有限公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月18日