一种高功率二极管及其制备方法与流程

本发明涉及二极管，具体涉及一种高功率二极管及其制备方法。

背景技术：

1、二极管是用半导体材料制成的电子器件，二极管具有单向导电性能，二极管广泛应用于各类电路中，随着科技的快速发展，电路的复杂性和高功率场景不断增加，从而使得对高功率二极管的需求越来越大。

2、目前，常常通过将多个二极管芯片叠加串联，并引出引脚，然后用树脂封装成整体的器件，以此获得高功率的二极管器件，然而上述的方法需要多个二极管封装成整体器件，导致成本偏高，且体积偏大。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种高功率二极管及其制备方法，以解决现有的高功率二极管将多个二极管芯片叠加串联，然后进行封装，从而导致成本偏高，体积偏大的问题。

2、第一方面，本发明提供了一种高功率二极管，包括：

3、衬底层；

4、第一外延层，位于所述衬底层的一侧表面；

5、第二外延层，位于所述第一外延层背离所述衬底层的一侧表面，且所述第二外延层中具有第一扩散区域；

6、第一导电层，与所述第一扩散区域电连接；

7、第二导电层，位于所述衬底层背离所述第一外延层的一侧表面，且与所述衬底层电连接；

8、所述衬底层与所述第一外延层的导电类型相反，所述第二外延层与所述第一扩散区域的导电类型相反，且所述第一外延层的导电类型和所述第二外延层的导电类型相反。

9、有益效果：第一外延层位于衬底层的一侧表面，且衬底层和第一外延层的导电类型相反，从而使得在衬底层和第一外延层之间构成第一pn结，第一扩散区域位于第二外延层中，且第一扩散区域和第二外延层的导电类型相反，从而使得在第一扩散区域和第二外延层之间构成第二pn结，由于第一外延层和第二外延层的导电类型相反，因此当对该高功率二极管施加电压时，第一pn结和第二pn结均处于导通状态或均处于截止状态，本申请的高功率二极管，在同一个二极管芯片结构中实现了两个pn结的串联，从而无需将两个二极管串联，再封装成一个整体，进而减少了整个高功率二极管的体积，且通过增加pn结的数量，提升了高功率二极管的功率。

10、在一种可选的实施方式中，还包括第二扩散区域，其依次贯穿所述第二外延层、所述第一外延层，并深入至所述衬底层中，所述第二扩散区域围合形成隔离环，所述隔离环内具有所述第一扩散区域，所述第二扩散区域的导电类型与所述第一扩散区域的导电类型相同。

11、通过第二扩散区域分隔出各个高功率二极管的实际工作区域，以便于后续分割成各个高功率二极管。

12、在一种可选的实施方式中，所述第一外延层掺杂导电杂质的浓度、所述第二外延层掺杂导电杂质的浓度、所述第一扩散区域掺杂导电杂质的浓度均小于所述衬底层掺杂导电杂质的浓度。

13、在一种可选的实施方式中，所述第一扩散区域掺杂导电杂质的浓度大于所述第二外延层掺杂导电杂质的浓度。

14、在一种可选的实施方式中，所述第二扩散区域掺杂导电杂质的浓度大于所述第二外延层掺杂导电杂质的浓度。

15、通过改变第一扩散区域、第一外延层、第二外延层以及衬底层掺杂导电杂质的浓度，以改变高功率二极管的实际工作电压，从而改变高功率二极管的工作功率。

16、在一种可选的实施方式中，还包括绝缘层，所述绝缘层位于所述第二外延层背离所述第一外延层的一侧表面，所述第一导电层位于所述绝缘层背离所述第二外延层的一侧表面，且部分所述第一导电层贯穿所述绝缘层，并与所述第一扩散区域电连接。

17、第二方面，本发明提供了一种高功率二极管制备方法，包括：

18、提供衬底层；

19、在所述衬底层的一侧表面形成第一外延层；

20、在所述第一外延层背离所述衬底层的一侧表面形成第二外延层；

21、在所述第二外延层中形成第一扩散区域；

22、形成第一导电层，并将所述第一导电层与所述第一扩散区域电连接；

23、在所述衬底层背离所述第一外延层的一侧表面形成第二导电层，且所述第二导电层与所述衬底层电连接；

24、其中，所述衬底层与所述第一外延层的导电类型相反，所述第二外延层与所述第一扩散区域的导电类型相反，且所述第一外延层的导电类型和所述第二外延层的导电类型相反。

25、通过在芯片结构中实现两个pn结的串联，不仅提高了高功率二极管的工作电压和工作功率，也减少了高功率二极管的体积，且加工工艺简单，成品率较高。

26、在一种可选的实施方式中，在形成所述第二外延层之后，在形成所述第一扩散区域之前还包括：

27、在所述第二外延层背离所述第一外延层的一侧表面形成绝缘层；

28、形成贯穿所述绝缘层的环形槽，且所述环形槽暴露出部分所述第二外延层；

29、向所述环形槽内的所述第二外延层中注入掺杂导电杂质，以形成所述第二扩散区域；

30、其中，所述第二扩散区域依次贯穿所述第二外延层、所述第一外延层，并深入至所述衬底层中；

31、其中，所述第二扩散区域掺杂导电杂质的浓度大于所述第二外延层掺杂导电杂质的浓度。

32、在一种可选的实施方式中，在所述第二外延层中形成所述第一扩散区域的步骤包括：

33、在位于所述环形槽内的所述绝缘层中形成第一通孔，所述第一通孔贯穿所述绝缘层，并暴露出部分所述第二外延层；

34、向所述第一通孔内的所述第二外延层注入掺杂导电杂质，以形成所述第一扩散区域；

35、其中，所述第一扩散区域位于所述第二外延层中；且所述第一扩散区域掺杂导电杂质的浓度大于所述第二外延层掺杂导电杂质的浓度；

36、所述第一外延层掺杂导电杂质的浓度、所述第二外延层掺杂导电杂质的浓度、所述第一扩散区域掺杂导电杂质的浓度均小于所述衬底层掺杂导电杂质的浓度。

37、在一种可选的实施方式中，

38、将所述衬底层背离所述第一外延层的一侧减薄；

39、在减薄后的所述衬底层背离所述第一外延层的一侧表面形成所述第二导电层。

技术特征：

1.一种高功率二极管，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的高功率二极管，其特征在于，还包括第二扩散区域(7)，其依次贯穿所述第二外延层(3)、所述第一外延层(2)，并深入至所述衬底层(1)中，所述第二扩散区域(7)围合形成隔离环，所述隔离环内具有所述第一扩散区域(5)，所述第二扩散区域(7)的导电类型与所述第一扩散区域(5)的导电类型相同。

3.根据权利要求2所述的高功率二极管，其特征在于，所述第一外延层(2)掺杂导电杂质的浓度、所述第二外延层(3)掺杂导电杂质的浓度、所述第一扩散区域(5)掺杂导电杂质的浓度均小于所述衬底层(1)掺杂导电杂质的浓度。

4.根据权利要求3所述的高功率二极管，其特征在于，所述第一扩散区域(5)掺杂导电杂质的浓度大于所述第二外延层(3)掺杂导电杂质的浓度。

5.根据权利要求4所述的高功率二极管，其特征在于，所述第二扩散区域(7)掺杂导电杂质的浓度大于所述第二外延层(3)掺杂导电杂质的浓度。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的高功率二极管，其特征在于，还包括绝缘层(6)，所述绝缘层(6)位于所述第二外延层(3)背离所述第一外延层(2)的一侧表面，所述第一导电层(41)位于所述绝缘层(6)背离所述第二外延层(3)的一侧表面，且部分所述第一导电层(41)贯穿所述绝缘层(6)，并与所述第一扩散区域(5)电连接。

7.一种高功率二极管制备方法，其特征在于，包括：

8.根据权利要求7所述的高功率二极管制备方法，其特征在于，在形成所述第二外延层(3)之后，在形成所述第一扩散区域(5)之前还包括：

9.根据权利要求8所述的高功率二极管制备方法，其特征在于，在所述第二外延层(3)中形成所述第一扩散区域(5)的步骤包括：

10.根据权利要求9所述的高功率二极管制备方法，其特征在于，

技术总结
本发明涉及二极管技术领域，公开了高功率二极管及其制备方法，其中，高功率二极管包括衬底层、第一外延层、第二外延层、第一导电层以及第二导电层；第一外延层位于衬底层的一侧表面，第二外延层位于第一外延层背离衬底层的一侧表面，且第二外延层具有扩散区域，第一导电层与扩散区域电连接，第二导电层位于衬底层背离第一外延层的一侧表面，且与衬底层电连接，衬底层与第一外延层的导电类型相反，第二外延层与扩散区域的导电类型相反，且第一外延层的导电类型和第二外延储能的导电类型相反，衬底层和第一外延层之间形成PN结，扩散区域和第二外延层之间形成PN结，通过芯片结构实现了两个PN结的串联，提升了高功率二极管的功率。

技术研发人员：孙玉华
受保护的技术使用者：苏州德信芯片科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/11/7