專利名稱：快速恢復(fù)二極管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及功率電子器件的領(lǐng)域，并且更具體地涉及快速恢復(fù)二極管(特別地用 于具有高于2. 5kV擊穿電壓的器件)和用于制造這樣的快速恢復(fù)二極管的方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)二極管包括具有陰極側(cè)和在該陰極側(cè)相對(duì)側(cè)的陽(yáng)極側(cè)的η摻雜基極層。 在該陽(yáng)極側(cè)上，設(shè)置P摻雜陽(yáng)極層并且在該P(yáng)摻雜陽(yáng)極層的頂上設(shè)置起陽(yáng)極電極作用的金 屬層。在陰極側(cè)上，設(shè)置更高的(η+)摻雜陰極緩沖層。采用陰極電極的形式的金屬層設(shè)置 在該(η+)摻雜陰極緩沖層的頂上。圖1示出現(xiàn)有技術(shù)ρ摻雜陽(yáng)極層5的摻雜分布，其包括兩個(gè)子層56、57。該子層 56是硼或鎵擴(kuò)散層，其具有大約l*1018/cm3或更高的高的最大摻雜濃度565。具有比其他 子層更高的子層深度570和更低最大摻雜濃度的另一個(gè)子層是鋁擴(kuò)散層。由于高的最大摻 雜濃度565，摻雜分布急劇下降到子層深度570。在具有急劇變化電流(高di/dt)的快速反向恢復(fù)下，快速恢復(fù)二極管的安全工作 區(qū)域(SOA)受到動(dòng)態(tài)雪崩擊穿的嚴(yán)重限制。這是當(dāng)電場(chǎng)由具有飽和速度的通過(guò)高電場(chǎng)區(qū)域 的自由載流子而強(qiáng)烈增加時(shí)的雪崩擊穿。形容詞動(dòng)態(tài)反映這在瞬態(tài)器件操作期間發(fā)生的事 實(shí)[S. Linder, Power Semiconductors, EPFL 出版社，2006]。隨著逐漸增加的恢復(fù) di/dt， 該動(dòng)態(tài)雪崩變得更強(qiáng)并且導(dǎo)致在與靜態(tài)擊穿電壓相比低得多的電源電壓下的器件失效。用于抑制動(dòng)態(tài)雪崩的方法基于通過(guò)壽命控制的在二極管的η基極層中的導(dǎo)通狀 態(tài)等離子體分布的適當(dāng)整形。這可以通過(guò)與電子輻照或重金屬擴(kuò)散結(jié)合的單缺陷峰值質(zhì)子 或氦輻照、多缺陷峰值質(zhì)子或氦輻照，或質(zhì)子或氦輻照的組合完成。同樣與壽命控制結(jié)合的 可控和低陽(yáng)極注入效率是抑制動(dòng)態(tài)雪崩的可能方式。上文提到的方法廣泛地在實(shí)踐中使用。然而，它們只是通過(guò)減少通過(guò)高電場(chǎng)區(qū) 域的自由載流子的數(shù)量來(lái)去除影響而不是去除成因(即是高電場(chǎng))。抑制動(dòng)態(tài)雪崩的 根源并且將它的出現(xiàn)向更高電源電壓推遲的方法是基于厚埋置低摻雜P型層的引入， 其通過(guò)后跟擴(kuò)散步驟的高能鈀離子輻照形成，并且該層連接到陽(yáng)極P層(Vobecky等人， Radiation Enhanced Diffusion of Palladium for a Local Lifetime Control in Power Devices (在功率器件中用于局部壽命控制的鈀的輻照增強(qiáng)擴(kuò)散)，IEEE Transaction on Electron Devices, Vol. 54，1521-1526)。該ρ層具有非常低的受主濃度，其使為導(dǎo)致雪崩擊 穿的碰撞電離負(fù)責(zé)的在陽(yáng)極結(jié)處的峰值電場(chǎng)平滑。該層的有益效果隨遞增的厚度增加，同 時(shí)濃度保持盡可能接近η基極層摻雜的濃度。然而，該方法要求高能離子輻照，為此需要特 殊設(shè)備。此外，埋置P型層的濃度取決于陽(yáng)極表面的質(zhì)量。對(duì)于具有大直徑的晶片(wafer)， 該方法應(yīng)用起來(lái)非常棘手，因?yàn)榭煽豍層要求的退火期間的均勻溫度分布難以實(shí)現(xiàn)。由于 鈀的使用，在制造過(guò)程期間還存在污染風(fēng)險(xiǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目標(biāo)是提供快速恢復(fù)二極管，關(guān)于現(xiàn)有技術(shù)器件，動(dòng)態(tài)雪崩在快速恢復(fù) 二極管中在較高電壓時(shí)發(fā)生并且靜態(tài)擊穿電壓被增加。該目標(biāo)通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求1的二極管和根據(jù)權(quán)利要求7的這樣的二極管的制造方 法實(shí)現(xiàn)。發(fā)明性的快速恢復(fù)二極管包括具有陰極側(cè)和在該陰極側(cè)相對(duì)側(cè)的陽(yáng)極側(cè)的η摻 雜基極層。在該陽(yáng)極側(cè)上，設(shè)置P摻雜陽(yáng)極層，并且典型地采用金屬層形式的陽(yáng)極電極位于 該陽(yáng)極層的頂上，即在與該基極層相對(duì)的側(cè)上。該陽(yáng)極層包括至少兩個(gè)鋁擴(kuò)散子層，其中第 一子層具有第一最大摻雜濃度，其在2*1016cm_3和2*1017cm_3之間并且該第一最大摻雜濃度 高于任何其他子層的最大摻雜濃度。該陽(yáng)極層進(jìn)一步包括具有末尾子層深度的末尾子層， 其大于所有子層的任意其他子層深度，其中該末尾子層深度在90至120μπι之間。每個(gè)子 層具有摻雜分布。該陽(yáng)極層的摻雜分布由所有子層的摻雜分布構(gòu)成使得在至少20 μ m的第 一深度和最大50 μ m(優(yōu)選40 μ m)的第二深度之間達(dá)到在5*1014cnT3和l*1015cnT3范圍中 的摻雜濃度。這樣的摻雜分布允許提供快速恢復(fù)二極管，其中與現(xiàn)有技術(shù)器件相比在給定的反 向電壓時(shí)電場(chǎng)被降低，從而動(dòng)態(tài)雪崩可以朝更高的電源電壓推遲。該摻雜分布對(duì)于具有高 于2. 5kV的擊穿電壓的快速恢復(fù)二極管是特別有利的。與現(xiàn)有技術(shù)方法(其中缺陷層通過(guò)用質(zhì)子、電子輻照或重金屬擴(kuò)散而引入)不同 地，在該發(fā)明性二極管中，減弱雪崩的成因，即高電場(chǎng)，并且由此靜態(tài)擊穿電壓也增加。同時(shí) 提供低且受控的發(fā)射極注入(emitter injection)效率和適當(dāng)?shù)膲勖刂?。在該發(fā)明性二 極管中，缺陷層也用于控制壽命。此外，預(yù)作安排以抑制動(dòng)態(tài)雪崩。所有這些效果有助于制 作更耐用的二極管。用于制造該發(fā)明性二極管的方法也優(yōu)于用于生產(chǎn)分立高功率二極管的現(xiàn)有技術(shù) 方法。沒(méi)有高能離子輻照以形成在該發(fā)明性方法中必需的最佳陽(yáng)極摻雜分布，該最佳陽(yáng)極 摻雜分布在工廠中不容易得到。該發(fā)明性制造工藝不包括用于制造的可暗指在制造器件的精細(xì)處理的特殊材料 要求。由于不使用關(guān)鍵材料(critical material)，在制造期間沒(méi)有污染風(fēng)險(xiǎn)。由于陽(yáng)極層 的摻雜分布的形成的斜率是平滑的，對(duì)于晶片的陽(yáng)極側(cè)表面沒(méi)有特殊要求。此外，該發(fā)明性 工藝是易于執(zhí)行的工藝，其還允許形成大尺寸晶片。該發(fā)明性二極管可以有利地在IGCT(集成門極換流晶閘管)中用作續(xù)流或鉗位二 極管或在IGBT(絕緣柵雙極晶體管)應(yīng)用中用作續(xù)流二極管。另外優(yōu)選的變化形式和實(shí)施例在附屬的權(quán)利要求中公開(kāi)。


本發(fā)明的主旨將參照附圖在下列正文中更加詳細(xì)地說(shuō)明，其中圖1示出在現(xiàn)有技術(shù)快速恢復(fù)二極管中的陽(yáng)極層的摻雜濃度；圖2示出在根據(jù)本發(fā)明的快速恢復(fù)二極管中的陽(yáng)極層的摻雜濃度；圖3示出在根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)快速恢復(fù)二極管中的陽(yáng)極層的摻雜濃度；圖4示出根據(jù)本發(fā)明的二極管的橫截面；
圖5示出根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)二極管的邊緣終端；圖6示出根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)二極管的邊緣終端；圖7示出關(guān)于在根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)二極管中的第一子層的摻雜濃度的詳細(xì)視圖；圖8示出在根據(jù)本發(fā)明的具有缺陷層的快速恢復(fù)二極管中的陽(yáng)極層的摻雜濃度；在附圖中使用的標(biāo)號(hào)和它們的含義在標(biāo)號(hào)列表中總結(jié)。一般，相似或相似功能的 部件被給予相同的標(biāo)號(hào)。描述的實(shí)施例意為示例并且不應(yīng)限制本發(fā)明。
具體實(shí)施例方式圖4示出包括晶片23的發(fā)明性快速恢復(fù)二極管1，在制造過(guò)程期間具有未修改摻 雜的該晶片的部分形成η摻雜基極層2，其具有陰極側(cè)21和在該陰極側(cè)21相對(duì)側(cè)的陽(yáng)極 側(cè)22。該基極層2具有低摻雜濃度。在該陰極側(cè)21上，可選地可設(shè)置有η摻雜陰極緩沖 層7(在圖4中的點(diǎn)線)。在該二極管1具有這樣的陰極緩沖層7的情況下，該層具有比該 η摻雜基極層2更高的摻雜。作為陰極電極3的金屬層設(shè)置在與該基極層2相對(duì)的側(cè)上的 該陰極緩沖層7的頂上。對(duì)于沒(méi)有陰極緩沖層7的器件，該陰極電極3直接設(shè)置在基極層 2的頂上。作為陽(yáng)極電極4的金屬層設(shè)置在晶片的陽(yáng)極側(cè)22上。ρ摻雜陽(yáng)極層5設(shè)置在基極 層2和陽(yáng)極電極4之間的陽(yáng)極側(cè)22上。如在圖2中示出的該陽(yáng)極層5包括兩個(gè)子層51、 52，其中第一子層51具有第一最大摻雜濃度515，其在2*1016cnT3和2*1017cnT3之間并且其 高于另一個(gè)子層52 (或任何其他子層)的最大摻雜濃度。末尾的子層52具有末尾子層深度 520，其大于第一子層深度51 (或任何其他子層深度)。該末尾子層深度520在90至120 μ m 之間。該子層51、52設(shè)置平行于陽(yáng)極側(cè)22。在圖2中的陽(yáng)極層5具有摻雜分布，其由所有子層的摻雜分布構(gòu)成，即每個(gè)深度的 所有子層的摻雜濃度。陽(yáng)極層的摻雜分布結(jié)果是使得在至少20 μ m的第一深度M和最大 50 μ m的第二深度55之間達(dá)到在5*1014cnT3和l*1015cnT3范圍中的摻雜濃度。該兩個(gè)子層51、52是鋁擴(kuò)散層。僅鋁使得能夠在硅晶片中如此深地方形成這樣的 子層，由此，陽(yáng)極層摻雜濃度的平滑梯度在所聲明的深度上形成。在示范性實(shí)施例中第一深度M是至少30 μ m。在另一個(gè)示范性實(shí)施例中第二深度 55是最大40 μ m。這些深度從陽(yáng)極層5的陽(yáng)極側(cè)表面測(cè)量。該器件可包括具有第一最大摻雜濃度515的第一子層51，該最大值在距離陽(yáng)極側(cè) 上的晶片表面的某個(gè)深度內(nèi)獲得(參見(jiàn)例如圖7)或該第一最大摻雜濃度515可存在于晶 片的表面上，由此減小器件的厚度。該發(fā)明性二極管可包括陽(yáng)極層5，其由兩個(gè)子層(如在圖2中示出的第一和末尾子 層51、52)構(gòu)成，但備選地陽(yáng)極層5可包括如在陽(yáng)極層5的圖3中示出的更多子層，其例如 包括三個(gè)子層51、52、53。當(dāng)然，陽(yáng)極層5還可包括超過(guò)三個(gè)子層51、52、53。這樣的中間子 層53具有子層深度，其位于第一子層深度和末尾子層深度520之間。末尾子層深度在任何 情況下大于該至少兩個(gè)子層中的任何其他子層深度。具有較大子層深度的子層的最大摻雜濃度一直低于具有較低子層深度的那些子 層的最大摻雜濃度。因此，陽(yáng)極層5的摻雜分布隨離晶片表面的更大深度而下降。在兩個(gè)
6子層之間的重疊區(qū)域中，可存在短區(qū)域，其中摻雜分布升高直到達(dá)到更深子層的最大摻雜 濃度，但摻雜分布的整體趨勢(shì)是它隨離陽(yáng)極側(cè)晶片表面的距離而下降。如在圖8中示出的，該發(fā)明性二極管1可進(jìn)一步包括具有缺陷峰值的缺陷層6，該 缺陷峰值設(shè)置在超過(guò)摻雜濃度下降到低于l*1015cm_3的值處的深度并且小于第二深度(55) 的深度中。在該深度中，該缺陷峰值在空間電荷區(qū)外面使得漏電流不增加。通過(guò)具有非常 低的摻雜濃度梯度(平坦摻雜分布)，晶片對(duì)于輻照能量的變化或?qū)τ诰砻娴娜魏未?糙度較不敏感以便形成缺陷層，該缺陷層引起導(dǎo)通狀態(tài)等離子體(具有比η摻雜基極層高 得多的相似濃度的電子和空穴)進(jìn)入陽(yáng)極摻雜分布中的可再生釘扎(pinning)和因此引起 在快速反向恢復(fù)時(shí)的可再生正向壓降和耐用性。在更小深度中摻雜分布更陡峭，并且因此非常嚴(yán)格地控制深度以及缺陷層必需的 缺陷濃度將是必須的。同時(shí)，電子空穴等離子體將釘扎在更高的摻雜濃度并且因此器件耐 用性將更低。如在圖5中示出的，發(fā)明性二極管可可選地具有像正斜邊(其意味二極管1在陰 極側(cè)21具有比陽(yáng)極側(cè)22更小的寬度)或如在圖6中示出的負(fù)斜邊(其意味二極管1在陰 極側(cè)21具有比在陽(yáng)極側(cè)22更大的寬度)的從現(xiàn)有技術(shù)知曉的邊緣終端。器件的寬度是在 器件的橫向側(cè)之間的距離，而橫向側(cè)是在陰極側(cè)和陽(yáng)極側(cè)21、22之間的側(cè)邊。二極管1還 可以由保護(hù)環(huán)或VLD (橫向摻雜變化)來(lái)終止。對(duì)于具有正或負(fù)斜邊的器件，存在設(shè)置在陰極和陽(yáng)極側(cè)之間的晶片的橫向側(cè)的角 度，該角度不同于90°。在正斜邊的情況下，在硅里面從陰極側(cè)測(cè)量的角度大于90°，對(duì)于 負(fù)斜邊，當(dāng)在陽(yáng)極側(cè)測(cè)量時(shí)在硅里面測(cè)量的角度大于90°。通過(guò)負(fù)斜邊，由于小摻雜濃度梯 度，電場(chǎng)可以在斜邊上的很大的長(zhǎng)度上減小，其在器件增加的靜態(tài)阻斷中提供優(yōu)勢(shì)。該效果 通過(guò)該發(fā)明性摻雜分布進(jìn)一步增強(qiáng)。斜邊終端的優(yōu)勢(shì)是容易制造分立二極管和與保護(hù)環(huán)和 VLD比較更低的漏電流。用于制造發(fā)明性快速恢復(fù)二極管，執(zhí)行下列制造步驟。提供具有陰極側(cè)21和在該 陰極側(cè)21相對(duì)側(cè)的陽(yáng)極側(cè)22的η摻雜晶片23。在示范性實(shí)施例中在完成的二極管1中包 括兩個(gè)子層51、52的ρ摻雜陽(yáng)極層5設(shè)置在陽(yáng)極側(cè)22上。該子層設(shè)置平行于陽(yáng)極側(cè)22。 每個(gè)子層51、52通過(guò)在陽(yáng)極側(cè)22上施加鋁離子并且然后將鋁離子擴(kuò)散進(jìn)入晶片23形成， 由此形成具有子層深度和最大摻雜濃度的子層。第一子層51形成具有第一最大摻雜濃度 515，其在2*1016cnT3和2*1017cnT3之間并且其高于任何其他子層52、53的最大摻雜濃度。末 尾的子層52形成具有末尾子層深度520，其大于任何其他子層深度，其中該末尾子層深度 520在90至120 μ m之間。該兩個(gè)子層51、52的摻雜濃度和子層深度選擇使得陽(yáng)極層的摻 雜分布在至少20 μ m的第一深度和最大50 μ m(優(yōu)選地40 μ m)的第二深度55之間下降到 在5*1014cm_3和l*1015cm_3范圍中的值。用于形成子層的鋁離子可以通過(guò)表面沉積或通過(guò) 離子注入施加。然后鋁離子擴(kuò)散進(jìn)入晶片到期望深度。取決于用于施加鋁離子到晶片表面上的方法，離子僅在一側(cè)即陽(yáng)極側(cè)22 (像在離 子注入方法中)或在晶片的兩側(cè)上(像在表面沉積方法中的陽(yáng)極和陰極側(cè)21、2幻沉積。在 雙側(cè)施加的情況下，在陰極側(cè)21上的離子例如通過(guò)腐蝕或拋光去除，然后離子僅在陽(yáng)極側(cè) 被驅(qū)入。典型地在晶片上的陰極側(cè)工藝在結(jié)束鋁原子的驅(qū)入后執(zhí)行。陰極和陽(yáng)極電極3、4 的金屬層典型地在完成晶片中的層之后沉積在陰極和陽(yáng)極側(cè)21、22上。缺陷層或多個(gè)缺陷層6可甚至在作為電極3、4的金屬層形成后形成。對(duì)于具有由兩個(gè)子層51、52構(gòu)成的陽(yáng)極層5的發(fā)明性快速恢復(fù)二極管備選地，陽(yáng) 極層5可包括多個(gè)子層，例如三個(gè)子層51、52、53或更多。在任何情況下，第一子層51是具 有最高最大摻雜濃度的子層并且末尾的子層52是具有所有子層中最大深度的子層。所有子層形成為使得具有較大子層深度的子層具有比具有較低子層深度的那些 子層更低的最大摻雜濃度。由于鋁在所有方向上擴(kuò)散，在擴(kuò)散步驟期間部分鋁離子也擴(kuò)散出晶片。因此，典型 地第一子層51具有第一最大摻雜濃度515，其位于離陽(yáng)極側(cè)22的某個(gè)深度中(參見(jiàn)圖7， 其是在來(lái)自圖2的最大摻雜濃度附近的摻雜濃度的詳細(xì)視圖)。在已經(jīng)將鋁離子擴(kuò)散進(jìn)入 晶片23后，去除第一子層51的設(shè)置在晶片的陽(yáng)極側(cè)表面和第一子層的最大摻雜濃度之間 的那部分是可能的。該部分可以部分517或完全518去除(去除從圖7中的短劃線518左 側(cè)的部分導(dǎo)致設(shè)置在表面和第一最大劑量濃度515之間的那部分的完全去除。對(duì)于部分去 除，例如去除從點(diǎn)線517左側(cè)的部分。)。一部分第一子層51的去除517、518典型地通過(guò) 腐蝕、研磨或任何其他適當(dāng)?shù)姆椒ㄍ瓿?，由此，材料從晶片的?yáng)極側(cè)去除，該方法對(duì)于本領(lǐng) 域內(nèi)技術(shù)人員是眾所周知的。該發(fā)明性二極管還可包括缺陷層6 (圖8)。對(duì)于這樣的缺陷層6的形成，晶片23 在陽(yáng)極側(cè)22上用輕離子輻照。這些離子的輻照能量選擇使得缺陷層6形成具有缺陷峰值， 其設(shè)置在超過(guò)達(dá)到低于l*1015cm_3的摻雜濃度處深度并且小于第二深度(55)的深度中，即 在空間電荷區(qū)外面的深度中。典型地，質(zhì)子或氦用作用于缺陷層6的形成的離子。標(biāo)號(hào)列表1 二極管2基極層21陰極側(cè)22陽(yáng)極側(cè)23晶片3陰極電極4陽(yáng)極電極51第一子層517部分去除52末尾子層53第二子層55第二深度565子層56的最大摻雜濃度570子層57的深度7陰極緩沖層
5陽(yáng)極層
515第一最大摻雜濃度 518完全去除 520末尾子層深度 54第一深度 56子層 57子層 6缺陷層
權(quán)利要求
1.一種快速恢復(fù)二極管(1)包括具有陰極側(cè)和在所述陰極側(cè)相對(duì)側(cè)的陽(yáng)極側(cè)0 的η摻雜基極層0)， 在所述陽(yáng)極側(cè)02)上的ρ摻雜陽(yáng)極層(5)，所述陽(yáng)極層( 具有摻雜分布并且包括至少兩個(gè)子層(51、52、53)，其設(shè)置平行于所述 陽(yáng)極側(cè)(22)，其中所述至少兩個(gè)子層(51、52、5；3)包括第一子層(51)和末尾子層(52)， 所述第一子層(51)具有第一最大摻雜濃度(515)，其在2*1016cnT3和2*1017cnT3之間并 且所述第一最大摻雜濃度高于所述至少兩個(gè)子層(51、52、5；3)中的任何其他子層(52、53) 的最大摻雜濃度，具有末尾子層深度(520)的所述末尾子層(52)，所述末尾子層深度(520)大于任意其 他子層深度(54、55)，其中所述末尾子層深度(520)在90至120μπι之間，其中所述陽(yáng)極層( 的摻雜分布下降使得在至少20 μ m的第一深度(54)和最大50 μ m 的第二深度(55)之間達(dá)到5*1014cm_3和l*1015cm_3范圍中的摻雜濃度，并且其中 所述至少兩個(gè)子層(51、52、5；3)是鋁擴(kuò)散層。
2.如權(quán)利要求1所述的二極管(1)，特征在于，所述第一深度(54)是至少30μ m。
3.如權(quán)利要求1或2所述的二極管(1)，特征在于，所述第二深度(55)是最大40μ m。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的二極管(1)，特征在于，所述二極管(1)在所述陰 極側(cè)具有比在所述陽(yáng)極側(cè)0 更大的寬度。
5.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的二極管(1)，特征在于，所述二極管(1)在所述陰 極側(cè)具有比在所述陽(yáng)極側(cè)02)更小的寬度。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的二極管(1)，特征在于，具有缺陷峰值的缺陷層 (6)平行于所述陽(yáng)極側(cè)設(shè)置，在超過(guò)所述陽(yáng)極層的摻雜濃度下降為低于l*1015cnT3處深度并 且小于所述第二深度(5 的深度中具有缺陷峰值。
7.用于制造快速恢復(fù)二極管(1)的方法， 所述方法包括下列制造步驟提供具有陰極側(cè)和在所述陰極側(cè)相對(duì)側(cè)的陽(yáng)極側(cè)0 的η摻雜晶片( ), 在完成的二極管(1)中具有摻雜分布并且包括兩個(gè)子層(51、52、5；3)的ρ摻雜陽(yáng)極層 (5)設(shè)置在所述陽(yáng)極側(cè)0 上，所述至少兩個(gè)子層(51、52、5；3)包括至少第一子層(51)和末尾子層(52)， 并且每個(gè)子層(51、52、5；3)通過(guò)下列步驟形成 在所述晶片03)的所述陽(yáng)極側(cè)02)上施加鋁離子并且然后 將所述鋁離子擴(kuò)散進(jìn)入晶片，由此形成具有子層深度和最大摻雜濃度的所述子層 (51、52、53)，其中所述第一子層(51)形成具有第一最大摻雜濃度(515)，其在2*1016cm_3和 2*1017cm_3之間并且其高于任何其他子層(52、53)的最大摻雜濃度，所述末尾子層(5 形成具有末尾子層深度(520)，其大于任何其他子層深度，其中所 述末尾子層深度(520)在90至120 μ m之間，以及所述至少兩個(gè)子層(51、52、5；3)的摻雜濃度和子層深度選擇使得所述陽(yáng)極層(5)的 摻雜分布在至少20μπι的第一深度(54)和最大50μπι的第二深度(5 之間下降到在 5*1014cnT3 和 l*1015cnT3 范圍中的值。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，特征在于所述晶片03)在所述陽(yáng)極側(cè)02)上用離子輻照以便形成缺陷層(6)， 其中所述輻照能量選擇為使得缺陷峰值設(shè)置在超過(guò)所述陽(yáng)極層的摻雜濃度下降到低 于l*1015cnT3處深度并且小于所述第二深度(55)的深度中。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，特征在于用于形成所述缺陷層(6)的所述離子是質(zhì)子或氦。
10.如權(quán)利要求7所述的方法，特征在于在已經(jīng)將所述鋁離子擴(kuò)散進(jìn)入所述晶片后，部分或完全去除所述第一子層(51) 的設(shè)置在所述陽(yáng)極側(cè)上的晶片表面和所述第一最大摻雜濃度(51 之間的那部分。
11.如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的二極管(1)，用于在集成門極換流晶閘管或絕緣 柵雙極晶體管應(yīng)用中使用。
全文摘要
提供快速恢復(fù)二極管(1)，其包括具有陰極側(cè)(21)和在該陰極側(cè)(21)相對(duì)側(cè)的陽(yáng)極側(cè)(22)的n摻雜基極層(2)，在該陽(yáng)極側(cè)(22)上的p摻雜陽(yáng)極層(5)。具有摻雜分布的該陽(yáng)極層(5)包括至少兩個(gè)子層(51、52、53)，其中第一子層(51)具有第一最大摻雜濃度(515)，其在2*1016cm-3和2*1017cm-3之間并且其高于任何其他子層(52、53)的最大摻雜濃度。末尾子層(52)具有末尾子層深度(520)，其大于任意其他子層深度(51、53)，其中該末尾子層深度(520)在90至120μm之間。該陽(yáng)極層的摻雜分布下降使得在至少20μm的第一深度(54)和最大50μm的第二深度(55)之間達(dá)到在5*1014cm-3和1*1015cm-3范圍中的摻雜濃度。這樣的摻雜濃度的分布通過(guò)使用鋁擴(kuò)散層作為該至少兩個(gè)子層(51、52、53)獲得。
文檔編號(hào)H01L29/861GK102074586SQ20101055197
公開(kāi)日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2010年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月9日
發(fā)明者H·杜蘭, J·沃貝基, K·赫曼, M·拉希莫 申請(qǐng)人:Abb技術(shù)有限公司