一种二极管和功率电路的制作方法

1.本技术涉及半导体技术领域，具体涉及一种二极管和功率电路。


背景技术：

2.二极管(diode)为一种常见半导体器件，可以用作电力电子中的功率器件。特别是，快恢复二极管(fast recovery diode，frd)具有通态电流密度大、损耗小、稳定性好等优点，广泛应用于电网、交通、通信、光伏、家用电器等领域。例如，快恢复二极管可以联合绝缘栅双极型场效应管(insulated gate bipolar transistor，igbt)，用作逆变电路中的开关元件，可以将直流电转换为交流电，进而驱动马达(motor)运转。
3.图1示出了二极管的一种传统结构。当二极管正向导通(通电)时，p型阳极层向漂移层(drift layer)注入大量的空穴，n型阴极层向漂移层注入大量的电子。因此，在导通期间，漂移层会存储大量的电子空穴对。当二极管关断(截止)时，存储在漂移层的空穴通过p型阳极层被抽出。其中，漂移层终端区存储的大量空穴通过p型阳极层的弧形边缘而被抽出，这会导致该弧形边缘的电流集中，使得弧形边缘的温度急剧上升。并且，该弧形边缘存在的曲率效应会导致电场集中，由此产生雪崩，使得弧形边缘的电流进一步集中，进一步提升了弧形边缘的温度，从而使得弧形边缘容易烧毁，导致二极管失效。


技术实现要素：

4.本技术实施例提供了一种二极管和功率电路，该二极管具有较低的烧毁风险，具有较高的可靠性，进而也提高了功率电路的可靠性。
5.第一方面，提供了一种二极管，其特征在于，包括：第一电极层；位于第一电极层之上的漂移层，漂移层和第一电极层掺杂相同性质的杂质，且漂移层的掺杂浓度小于第一电极层的掺杂浓度；其中，漂移层包括有源区和环绕有源区的终端区；设置在有源区之上的第二电极层，第二电极层和漂移层掺杂不同性质的杂质；其中，第二电极层包括第一区域和环绕第一区域的第二区域，且第一区域和第二区域通过第一绝缘沟槽隔开；设置在第一区域之上的第一导体、设置在第二区域上的第二导体以及设置在第一导体和第二导体之间的第一电阻；其中，第一区域通过第一导体连接电源，第二区域依次通过第二导体、第一电阻和第一导体连接电源。
6.其中，第一电极层可以用作二极管的阴极区，第二电极层可以用作二极管的阳极区。或者，第一电极层可以用作二极管的阳极区，第二电极层可以用作二极管的阴极区。
7.掺杂相同性质的杂质是指掺杂的杂质的类型相同。可以理解，对于半导体而言，杂质可以分为用于提供电子的n(negative)型杂质和用于提供空穴的p(positive)型杂质。掺杂相同性质的杂质是指掺杂的杂质的性质或者说类型相同，同时为n型杂质或者同时为p型杂质。漂移层和第一电极层掺杂相同性质的杂质是指漂移层掺杂n型杂质、第一电极层掺杂n型杂质，或者漂移层掺杂p型杂质、第一电极层掺杂p型杂质。相对地，掺杂不同性质的杂质是指掺杂的杂质的类型不同，具体而言，当两者掺杂不同性质的杂质时，若两者中的一个掺
杂n型杂质，则另一个掺杂p型杂质，若两者中的一个掺杂p型杂质，则另一个掺杂n型杂质。
8.终端区是指二极管的漂移层中环绕有源区的部分。也就是说，二极管的漂移层包括有源区和终端区，其中，终端区环绕有源区。其中，终端区可用于缓解有源区边缘电场的曲率效应，提高二极管的击穿电压。
9.第一导体和第二导体是指两个电阻率较小、易于传导电流的物体，例如金属等。第一导体的具体材质和第二导体的具体材质可以相同，例如都为钨。第一导体的具体材质和第二导体的具体材质也可以不同，例如第一导体的材质为钨，第二导体的材质为铝。其中，第一导体和第二导体在二极管中的位置不同，具体而言，第一导体位于第一区域之上，用于实现第一区域和电源的连接。第二导体位于第二区域之上，用于实现第二区域和电源的连接，其中，第二区域和电源的连接具体为第二区域依次通过第二导体、第一电阻和第一导体和电源连接。
10.在该二极管中，第二电极层中的第一区域和第二区域通过绝缘沟槽隔开。其中，第一区域可以通过第一导体连接电源，以保障二极管的导通特性。第二区域依次通过第二导体、第一电阻和第一导体连接电源，从而在二极管导通时，第一电阻可以降低第二区域的电势，即第二区域的电势低于第一区域的电势。由此，降低了通过第二区域向漂移层注入载流子的效率，从而使得在二极管关断时，流经第二区域被抽走的载流子也较少，降低了第二区域的电流密度，抑制了电流在第二区域的集中，进而抑制了电流在第二区域集中所导致的二极管被烧毁的风险，提高了二极管的可靠性。
11.并且，在二极管关断时，载流子通过第二区域，流经第一电阻时，可升高第一电阻的电势，这降低了第二区域和第一电极层之间的电势差，进一步减少了通过第二区域的载流子，进而进一步抑制了电流在第二区域集中所导致的二极管被烧毁的风险，提高了二极管的可靠性。
12.另外，第二区域通过第一电阻连接到电源。可以通过选择第一电阻的材质和/或者走线长度，调节第一电阻对载流子的阻碍能力，从而无需通过过多占用第二电极层的面积，来增加第一电阻对载流子的阻碍能力，从而可以保障第一区域的面积，进而保障了二极管的导通特性。
13.在一种可能的实施方式中，第二区域在有源区中的延伸深度大于第一区域在有源区中的延伸深度。
14.在该实施方式中，第二区域的结深大于第一区域的结深，即第二区域的结深较大，增加了第二区域与漂移层的交界面，可以分散第二区域与漂移层的交界面处的电场，减少电流在第二区域与漂移层的交界面处集中，从而抑制了第二区域与漂移层的交界面处的热量的产生，降低了二极管被烧毁的风险，进一步提高了二极管的可靠性。
15.在一种可能的实施方式中，所述第一区域由所述有源区上的多个第三区域组成，其中，所述多个第三区域中相邻的第三区域通过第二绝缘沟槽隔开；其中，所述第二绝缘沟槽在所述有源区的延伸深度大于所述第三区域在所述有源区的延伸深度。
16.在该实施方式中，第一区域被第二绝缘沟槽分割为多个第三区域，并且第二绝缘沟槽在有源区中的延伸深度大于第三区域在有源区的延伸深度。从而在二极管处于导通状态时，第二绝缘沟槽可以阻碍或者说减缓第三区域中的载流子向终端区的迁移，减少了终端区中载流子的数量。从而当二极管关断时，通过第二区域被抽走的载流子的数量也较少，
进一步减少了电流在第二区域的集中，抑制了第二区域中热量的产生，降低二极管被烧毁的风险，进一步提高了二极管的可靠性。
17.在一种可能的实施方式中，第一区域和有源区之间设置有势垒层，其中，势垒层用于减缓载流子在第一区域和有源区之间的迁移。
18.在该实施方式中，第一区域和有源区之间设置有势垒层。在二极管处于导通状态时，势垒层可以减缓第一区域中的载流子向有源区迁移，进而可以减少扩散到终端区中的载流子，减少了终端区中载流子的数量。从而当二极管关断时，通过第二区域被抽走的载流子的数量也较少，进一步减少了电流在第二区域的集中，抑制了第二区域中热量的产生，降低二极管被烧毁的风险，进一步提高了二极管的可靠性。
19.在一种可能的实施方式中，第一电阻为多晶硅。
20.在该实施方式中，可以采用多晶硅制备第一电阻，制备工艺简单，并且可以有效降低第二区域的电势。
21.在一种可能的实施方式中，漂移层和第一电极层之间设置有第一半导体层，其中，漂移层和第一半导体层掺杂相同性质的杂质，且第一半导体层的掺杂浓度介于漂移层的掺杂浓度和第一电极层的掺杂浓度之间。
22.在该实施方式中，第一半导体层可以用作场截止层，可以阻碍漂移层中的电场向第一电极层延伸，可避免二极管在第一电极层处漏电，从而降低了二极管被击穿的风险，提高了二极管的可靠性。
23.在一种可能的实施方式中，第一区域和第二区域掺杂有受主杂质，第一电极层和漂移层掺杂有施主杂质；或者，第一区域和第二区域掺杂有施主杂质，第一电极层和漂移层掺杂有受主杂质。
24.在该实施方式中，无论第一区域和第二区域掺杂何种性质的杂质，本技术提供的二极管结构可以分散第二区域的电流，提高二极管的可靠性。换言之，该二极管的结构具有较高的普适性。
25.在一种可能的实施方式中，终端区上设置有至少一个场限环。
26.在该实施方式中，终端区上设置有场限环，该场限环可以从终端区的上表面，嵌入到终端区中。场限环可以当作第二电极层的分压器，可以提高第二电极层的击穿电压，进而提高了二极管的可靠性。具体而言，在对第二电极层施加的电压v1低于第二电极层的击穿电压vb时，电场可扩展至场限环。当施加到第二电极层的电压v1增加时，所增加的电压由场限环承担，如此，可以提高第二电极层的击穿电压。
27.在一种可能的实施方式中，场限环的上方设置有金属场板。
28.在该实施方式中，场板可以提高第二电极层的击穿电压。特别是，当终端区上表面采用二氧化硅作为保护层时，由于二氧化硅层内存在可移动的电荷和陷阱，使得二氧化硅层与终端区之间的界面存在正电荷，以及二氧化硅层的表面也可能黏附其他电荷。这些电荷导致终端区表面电场的集中和不稳定，从而影响了第二电极层的耐压特性。金属场板可以分散终端区的表面电场，从而提高第二电极层的耐压水平，换言之，金属场板可以提高第二电极层的击穿电压。
29.在一种可能的实施方式中，二极管还包括环绕所述金属场板的电阻性场板。
30.在该实施方式中，可以通过电阻性场板分散终端区的表面电场，从而可以提高第
二电极层的击穿电压。
31.在一种可能的实施方式中，二极管还包括环绕终端区的上端的截止环。
32.其中，截止环为环绕终端区上端的掺杂有杂质的半导体层，截至环掺杂的杂质与终端区掺杂的杂质的性质或者说类型相同，且截至环的掺杂浓度大于终端区的掺杂浓度。截止环用于截止终端区中的电场从终端区侧壁穿出，避免二极管在终端区侧壁处漏电，降低了二极管被击穿的风险，提高了二极管的可靠性。
33.在该实施方式中，二极管具有截止环，可以用于截止终端区中的电场从终端区侧壁穿出，避免二极管在终端区侧壁处漏电，从而可以降低二极管被击穿的风险，提高了二极管的可靠性。
34.第二方面，提供了一种功率电路，包括第一方面提供的二极管和绝缘栅双极型场效应管。
35.本技术实施例提供的二极管以及功率电路，可以在保障二极管导通特性的同时，降低二极管烧毁风险，具有较高的可靠性。
附图说明
36.图1为一种二极管的结构示意图；
37.图2为一种功率电路的结构示意图；
38.图3为一种二极管的结构示意图；
39.图4a为本技术实施例提供的一种二极管的结构示意图；
40.图4b为图4a所示二极管的俯视图；
41.图5为本技术实施例提供的一种二极管的结构示意图；
42.图6a为本技术实施例提供的一种二极管的结构示意图；
43.图6b为图6a所示二极管的俯视图；
44.图7为本技术实施例提供的一种二极管的结构示意图。
具体实施方式
45.下面将结合附图，对本技术实施例中的技术方案进行描述。显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
46.二极管用途广泛，为一种重要的功率元件，可以应用于多种功率电路，例如逆变电路、整流电路、续流电路等。
47.其中，图2示出了一种可以将直流电转换为交流电的功率电路。该功率电路可以为包括三个桥臂，用于产生u相、v相、w相的三相逆变电路。其中，每个桥臂上可以串联设置两个开关元件，通过控制不同桥臂上开关元件的导通和断开，可以将直流电转换为交流电，从而可以驱动交流电机。其中，桥臂上的开关元件通常由二极管和igbt组成。也就是说，二极管为该功率电路的关键部件之一。
48.可以理解的是，图2仅用于示例介绍二极管的用途，并非限定。二极管还要其他方面的用途，此处不再一一列举。
49.在二极管的由导通状态到关断状态变化时，在反向电压的作用下，终端区存储的大量载流子(carrier)通过电极层被抽出。其中，空穴通过p型阳极层被抽出，电子通过n型
阴极层被抽出。由于p型杂质的扩散等因素，p型阳极层的边缘呈弧形。该弧形边缘更靠近终端区，由此，终端区的大量空穴通过该弧形边缘被抽出，导致电流密度大，产生大量热量。并且，该弧形边缘的曲率效应会导致电场集中，产生雪崩，使得弧形边缘的电流进一步集中，从而产生更多的热量。这些热量可能烧毁二极管。
50.其中，反向电压是指在使二极管处于关断状态下的电压，换言之，对二极管施加反向电压，二极管进入关断状态。与反向电压相对的是正向电压，当对二极管施加正向电压时，二极管进入导通状态。载流子是指可以自由移动的带有电荷的物质微粒。其中，在半导体领域，载流子一般是指电子和空穴。即电子和空穴可以统称为载流子，电子为一种载流子，空穴为另一种载流子。其中，空穴又称为电洞(electron hole)，是指共价键上流失一个电子后，在共价键上留下的空位。
51.图3示出了一种方案。在该方案中，p型阳极层的外侧区域不覆盖金属电极。当二极管导通时，该外侧区域的电势低于中央区域的电势，通过该外侧区域向终端区注入载流子的效率低，注入的载流子少。当二极管关断时，通过该外侧区域被抽出的载流子数量少，以避免该外侧区域电流集中所导致的烧毁风险。在该方式中，若覆盖金属电极的外侧区域的宽度较少，则抑制该外侧区域电流集中的效果不明显，仍存在电流集中导致烧毁的风险。若覆盖金属电极的外侧区域的宽度较大，则覆盖了金属电极的中央区域的面积较小，影响二极管的导通特性。
52.参阅图4a，本技术实施例提供了一种二极管，包括电极层200，设置在电极层200一侧的漂移层300。其中，为方便描述，可以将电极层200朝向漂移层300的一侧方向称为电极层200的上方，即漂移层300位于电极层200之上。相应地，可以将电极层200背离漂移层300的一侧方向称为电极层200的下方。另外，在下文描述中，对于位于电极层200之上的各层或部件而言，它们的上方是指远离电极层200的方向，下方是指靠近电极层200的方向。
53.如图4a，漂移层300包括有源区310和终端区320。其中，终端区320环绕有源区310。换言之，有源区310为漂移层200的中央区域，终端区320为有源区310的边缘区域。
54.有源区310上端设置有电极层100。电极层100可以被分为区域110和区域120。其中，区域120环绕区域110，或者说，区域120位于区域110的四周。换言之，区域110为电极层100的中央区域，区域120为电极层100的边缘区域。其中，有源区310的上端是指有源区310远离电极层200的一端。
55.如图4a所示，区域110和区域120之间设置有绝缘沟槽130。也就是说，区域110和区域120通过绝缘沟槽130隔开。绝缘沟槽130具有绝缘性。在一个例子中，绝缘沟槽130的深度为4～7um。
56.如图4a所示，绝缘沟槽130可以包括绝缘层131，绝缘层131形成绝缘沟槽130的外围，使得绝缘沟槽130具有绝缘性，由此，可以阻挡区域110的电场延伸至区域120。在一些实施例中，绝缘层131可以由二氧化硅构成。
57.区域110的上端设置有导体140。导体140和区域110接触，使得区域110可以通过导体连接电源a1(未示出)。区域120上端设置有导体160。导体160和区域120接触。在导体140和导体160之间具有电阻150。也就是说，导体140和导体160通过电阻150连接。导体160并不直接连接电源a1，而是通过电阻150和导体140连接电源a1，由此，使得区域120依次通过导体160、电阻150和导体140连接电源a1。
58.在二极管导通时，电阻150使得区域120的电势低于区域110的电势，即电阻150可以降低区域120的电势。由此，通过区域120向终端区320注入载流子的效率较低，使得在二极管关断时，流经区域120的载流子也较少，从而抑制了电流在区域120的集中，抑制了电流在区域120集中所导致的烧毁风险。并且，在二极管关断时，载流子通过区域120流经电阻150，升高电阻150的电势，降低了区域120和电极层200之间的电势差，从而进一步减少了流经区域120的载流子，降低了电流在区域120集中所导致的烧毁风险。此外，电阻150对载流子的阻碍能力或者说电阻大小，可以通过电阻150的材质或者走线长短来调节，不需要占用电极层100过多面积，从而可以保障区域110的面积，对二极管的导通特性影响较小。
59.其中，在本技术实施例中，电阻150是指电阻率介于导体和绝缘体之间的物体。电阻具有较大的电阻率，可以阻碍电流通过，当并完全阻挡电流的通过。在一些实施例中，电阻150具体可以是多晶硅。在本技术实施例中，导体(例如导体140、导体160)是指电阻率很小且易于传导电流的物体。在一些实施例中，导体可以为金属或者说金属电极，例如钨电极、铝电极等。在其他实施例中，导体可以为其他具有良好导电能力的物体。本技术实施例不对导体的材质进行具体限定。
60.另外，在本技术实施例中“接触”可以理解为“挨上”，通常是指块状或片状的两个物体之间挨在一起，或者说两个物体中的一个物体位于另一物体的表面。另外，在本技术实施例中，“连接”可以是指两个物体的直接接触。“连接”也可以是指两个物体之间通过第三个物体连接，即第三个物体的一侧或一端接触这两个物体中的一个，第三个物体的另一侧或另一端接触这两个物体中的另一个。
61.在一些实施例中，参阅图4b，导体140中与电阻150接触的部分和导体160在厚度方向上错开，并具有预设距离，由此，可以使得电阻150可以在厚度方向具有一定长度，由此，可以在占用电极层100较少面积的情况下，增大连接导体140和导体160的电阻150的走线长度，增加电阻150对载流子的阻碍能力或者说电阻大小。
62.其中，图4a所示的竖直方向可以对应三维坐标系中的y轴方向，宽度方向对应三维坐标系中的x轴方向，图4b所示的厚度方向对应三维坐标系中的z轴方向。
63.导体140可以用作二极管的电极b1。位于电极层200下方的导体210可以用作二极管的电极b2。电极b1可以是指二极管的阳极(anode)，电极b2可以是指二极管的阴极(cathode)。或者，电极b1可以是指二极管的阴极(cathode)，电极b2可以是指二极管的阳极(anode)。也就是说，电极b1即可能是阳极，也可能是阴极；电极b2即可能是阳极，也可能是阴极。其中，当电极b1为阳极时，电极b2为阴极；当电极b2为阳极时，电极b1为阴极。
64.在一些实施例中，电极b1为阳极，电极b2为阴极。此时电极层100可以为p(positive)型半导体，用作p型阳极区。其中，p型半导体是指掺杂了p型杂质的半导体。p型杂质也可以称为受主杂质(acceptor impurity)，其是可以为半导体材料提供空穴的杂质，例如，b、al、ga、in等ⅲ族元素。
65.其中，电极层200可以为n(negative)型半导体，用作n型阴极区。其中，n型半导体是指掺杂有n型杂质的半导体。n型杂质也可以称为施主杂质(donor impurity)，其是可以为半导体材料提供电子的杂质，例如磷、砷、锑等v族元素。
66.在一些实施例中，电极b2为阳极，电极b1为阴极。此时电极层100为n型半导体，用作n型阴极区。电极层200为p型半导体层，用作p型阳极区。
67.漂移层300掺杂的杂质和电极层200掺杂的杂质的性质相同。即当电极层200为p型半导体时，漂移层300也为p型半导体。即当电极层200为n型半导体时，漂移层300也为n型半导体。其中，杂质在漂移层300中的掺杂浓度低于在电极层200中的掺杂浓度。或者说，漂移层300为轻掺半导体，电极层200为重掺半导体。其轻掺，即轻掺杂，是指往半导体中掺杂的杂质较少。与轻掺对应的是重掺，重掺，即重掺杂，是指往半导体中掺杂的杂质较多。也就是说，可以按照掺杂的杂质多少，分为轻掺和重掺。
68.在一些实施例中，在漂移层300和电极层200之间具有半导体层400。其中，半导体层300掺杂的杂质和电极层200掺杂的杂质的性质相同。即当电极层200为p型半导体时，半导体层400也为p型半导体。即当电极层200为n型半导体时，半导体层400也为n型半导体。其中，杂质在漂移层300中的掺杂浓度低于在电极层200中的掺杂浓度，但高于在漂移层300中的掺杂浓度。即杂质在电极层200、半导体层400和漂移层300中的掺杂浓度依次降低。
69.半导体层400也可以称为场阻止层，其可以阻碍漂移层300中的电场向电极层200的延伸，避免二极管在电极层200处漏电，降低了二极管被击穿的风险，提高了二极管的可靠性。
70.回到图4a，在一些实施例中，终端区320的上设置有至少一个场限环(field limiting rings，flr)321。该至少一个场限环321从终端区的上表面，嵌入到终端区320中。场限环321也作为电极层100的场限环结，相应地，电极层100作为场限环321的主结。场限环321掺杂的杂质与电极层100掺杂的杂质的性质相同。即当电极层100为p型半导体时，场限环321也为p型半导体。即当电极层100为n型半导体时，场限环321也为n型半导体。其中，场限环321可以提高电极层100的击穿电压。具体而言，在对电极层100施加反向电压v1低于电极层100的击穿电压vb时，电场可扩展至场限环。当施加到电极层100的反向电压v1增加时，所增加的电压由场限环321承担。如此，场限环321相当于是电极层100的分压器，可以提高电极层100的击穿电压。
71.继续参阅图4a，在一些实施例中，在场限环321的上方设置有场板(field plates，fp)323。示例性的，场板323可以为金属场板(metal field plate，mfp)。场板323可以提高电极层100的击穿电压。具体而言，通过终端区320上表面采用二氧化硅作为保护层，即上表面覆盖有二氧化硅层。由于二氧化硅层内存在可移动的电荷和陷阱，使得二氧化硅层与终端区320之间的界面存在正电荷，以及二氧化硅层的表面也可能黏附其他电荷。这些电荷导致终端区320表面电场的集中和不稳定，从而影响了电极层100的耐压特性。场板323可以分散终端区320表面电场，从而提高电极层100的耐压水平，即提高电极层100的击穿电压。
72.在终端区320的表面，相邻场板323之间覆盖有介质层325。其中，介质层325也可以称为绝缘层，可以作为终端区320表面的保护层。在一些实施例中，介质层325可以由二氧化硅构成。
73.继续参阅图4a，在一些实施例中，在场板323被场板324环绕，即场板323四周设置有场板324。示例性的，场板324可以为电阻性场板(resistive field plate，rfp)。例如，场板324可以由多晶硅构成。场板324也可以分散终端区320表面电场，从而可以提高电极层100的击穿电压。
74.在一些实施例中，在终端区320上端外边缘设置有截止环322。也就是说，截止环322环绕终端区320上端。截止环322掺杂的杂质与终端区320掺杂的杂质的性质相同。即当
终端区320为n型半导体时，截止环322为n型半导体。即当终端区320为p型半导体时，截止环322为p型半导体。并且，截至环322的掺杂浓度大于终端区320的掺杂浓度。截止环322可以提高终端区320的击穿电压。具体而言，截止环322可以截止终端区320中的电场从终端区320侧壁穿出，避免二极管在终端区320侧壁处漏电，降低了二极管被击穿的风险，提高了二极管的可靠性。
75.上文结合图4a和图4b，示例介绍了二极管的结构。接下来，举例介绍制备图4a所示半导体器件的方案。
76.可以选取具有一定厚度和一定掺杂浓度的硅片(例如浮带硅(float-zone silicon))，作为漂移层300。
77.可以先制备漂移层200的上表面结构，具体而言，可以通过离子注入掺杂工艺和推结工艺，制备场限环321、截止环322以及电极层100。然后，在漂移层200上表面淀积氧化层(例如二氧化硅层)，作为掩膜。在对应绝缘沟槽130的区域进行刻蚀，得到u型沟槽，以及刻蚀掉区域120表面上的氧化层。然后通过热生长的方式，在u型沟槽内制备u型绝缘层以及在区域120表面制备绝缘层，得到绝缘层131。之后在绝缘层131上淀积电阻150(例如，多晶硅)。之后在电阻150上淀积绝缘层。将区域110上对应导体140处的氧化层和区域120对应导体160处的氧化层刻蚀掉，以及刻蚀掉电阻150中对应导体处的氧化层或者绝缘层。最后，在相应区域淀积导体140和导体160。其中，“对应导体处”是指需要或将要和导体进行接触的位置。
78.另外，场板323、场板324、以及介质层325的制备过程，具体可以参考现有技术的介绍，在此不再一一赘述。
79.如此，可以完成漂移层300上表面结构的制备。
80.接着，可以将漂移层300翻转，来制备漂移层300的下表面结构。具体而言，可以通过离子注入掺杂工艺和推结向漂移层300的下端注入杂质，以制备半导体层400和电极层200。其中，用于制备半导体层400的离子束能量高于制备用于制备电极层200的离子束。之后，可以在电极层200背离漂移层300的一侧制备导体210。
81.由此，可以制备得到图4a所示的二极管。
82.另外，上文仅对图4a所示二极管的制备工艺进行示例说明，并非构成限定。在其他实施例中，可以采用其他工艺制备图4a所示的二极管，在此不再赘述。
83.参阅图5，本技术实施例还提供了一种二极管。该二极管包括电极层200，设置在电极层200一侧的漂移层300。其中，漂移层300包括有源区310和终端区320。其中，终端区320环绕有源区310。有源区310上端设置有电极层100。电极层100可以被分为区域110和区域120。其中，区域120环绕区域110。区域110和区域120之间设置有绝缘沟槽130。
84.区域110的上端设置有导体140。导体140和区域110接触，使得区域110可以通过导体连接电源a1。区域120上端设置有导体160。导体160和区域110接触。在导体140和导体160之间具有电阻150。导体160并不直接连接电源a1，而是通过电阻150和导体140连接电源a1，由此，使得区域120依次通过导体160、电阻150和导体140连接电源a1。
85.继续参阅图5，在一些实施例中，在电极层200和漂移层300之间设置有半导体层400。
86.在一些实施例中，终端区320的上端设置有至少一个场限环321。场限环321上方设
置有场板323。在终端区320的表面，相邻场板323之间覆盖有介质层325。在场板323被场板324环绕。在终端区320上端外边缘设置有截止环322。
87.图5所示二极管中各部件的具体实现方式和功能，可以参考上文对图4a所示二极管的介绍。
88.其中，与图4a所示二极管不同的是，在图5所示的二极管中，区域120在有源区310中的延伸深度大于区域110在有源区310中的延伸深度。其中，参阅图5，延伸深度的方向沿着竖直方向向下。其中，延伸深度具体是指沿着竖直方向，向下深入的程度。区域在有源区310中的延伸深度也可以理解为该区域的下端靠近电极层200的程度。其中，区域在有源区310中的延伸深度越大，则该区域的下端越靠近电极层200。其中，延伸深度可以简称为结深。其中，该区域的下端该区域中最靠近电极层200的一端。在图5所示的二极管中，区域120的结深较大，与漂移层300的交界面较大，可以分散交界面的电场，从而抑制热量的产生，降低二极管被烧毁的风险，提高了二极管的可靠性。
89.另外，图5所示的二极管可以参考图4a所示二极管的制备工艺进行制备。其中不同的是，在制备图5所示二极管时，对区域120进行的推结处理的持续时间大于对区域110进行的推结处理的持续时间，由此，使得区域120的结深大于区域110的结深。
90.由此，可以制备得到图5所示的二极管。
91.另外，上文仅对图5所示二极管的制备工艺进行示例说明，并非构成限定。在其他实施例中，可以采用其他工艺制备图5所示的二极管，在此不再赘述。
92.参阅图6a和图6b，本技术实施例又提供了一种二极管。该二极管包括电极层200，设置在电极层200一侧的漂移层300。其中，漂移层300包括有源区310和终端区320。其中，终端区320环绕有源区310。有源区310上端设置有电极层100。电极层100可以被分为区域110和区域120。其中，区域120环绕区域110。区域110和区域120之间设置有绝缘沟槽130。示例性的，区域120在有源区310中的延伸深度大于区域110在有源区310中的延伸深度。
93.区域110的上端设置有导体140。导体140和区域110接触，使得区域110可以通过导体连接电源a1。区域120上端设置有导体160。导体160和区域110接触。在导体140和导体160之间具有电阻150。导体160并不直接连接电源a1，而是通过电阻150和导体140连接电源a1，由此，使得区域120依次通过导体160、电阻150和导体140连接电源a1。
94.继续参阅图6a，在一些实施例中，在电极层200和漂移层300之间设置有半导体层400。
95.在一些实施例中，终端区320的上端设置有至少一个场限环321。场限环321上方设置有场板323。在终端区320的表面，相邻场板323之间覆盖有介质层325。在场板323被场板324环绕。在终端区320上端外边缘设置有截止环322。
96.图6a所示二极管中各部件的具体实现方式和功能，可以参考上文对图4a或图5所示二极管的介绍。
97.其中，与图4a所示二极管不同的是，在图6a所示的二极管中，区域110由多个区域111组成，其中，该多个区域111中相邻的两个区域111通过绝缘沟槽170隔开。并且，如图6a所示，绝缘沟槽170在有源区310中的延伸深度大于区域111在有源区310中的延伸深度。由此，在二极管处于导通状态时，绝缘沟槽170可以阻碍或者说减缓区域111中的载流子向终端区320的迁移，减少了终端区320中载流子的数量。从而当二极管关断时，通过区域120被
抽走的载流子的数量也较少，进一步降低了区域120的电流密度，抑制了热量产生，降低二极管被烧毁的风险，提高了二极管的可靠性。
98.另外，图6a所示二极管可以参考图4a所示二极管的制备工艺进行制备。其中不同的是，在制备图6a所示二极管时，在制备绝缘沟槽130的同时，也制备绝缘沟槽170，以将区域110分为多个区域111。其中，绝缘沟槽170的制备过程与绝缘沟槽130相同，在此不再赘述。在一些实施例中，在制备图6a所示二极管时，区域120的推结处理的持续时间大于区域110的推结处理的持续时间，以使得区域120的结深大于区域110的结深。
99.由此，可以制备得到图6a所示的二极管。
100.另外，上文仅对图6a所示二极管的制备工艺进行示例说明，并非构成限定。在其他实施例中，可以采用其他工艺制备图6a所示的二极管，在此不再赘述。
101.参阅图7，本技术实施例又提供了一种二极管。该二极管包括电极层200，设置在电极层200一侧的漂移层300。其中，漂移层300包括有源区310和终端区320。其中，终端区320环绕有源区310。有源区310上端设置有电极层100。电极层100可以被分为区域110和区域120。其中，区域120环绕区域110。区域110和区域120之间设置有绝缘沟槽130。示例性的，区域120在有源区310中的延伸深度大于区域110在有源区310中的延伸深度。
102.区域110的上端设置有导体140。导体140和区域110接触，使得区域110可以通过导体连接电源a1。区域120上端设置有导体160。导体160和区域110接触。在导体140和导体160之间具有电阻150。导体160并不直接连接电源a1，而是通过电阻150和导体140连接电源a1，由此，使得区域120依次通过导体160、电阻150和导体140连接电源a1。
103.继续参阅图7，在一些实施例中，在电极层200和漂移层300之间设置有半导体层400。
104.在一些实施例中，终端区320的上端设置有至少一个场限环321。场限环321上方设置有场板323。在终端区320的表面，相邻场板323之间覆盖有介质层325。在场板323被场板324环绕。在终端区320上端外边缘设置有截止环322。
105.图7所示二极管中各部件的具体实现方式和功能，可以参考上文对图4a、图5或图6a所示二极管的介绍。
106.其中，与图4a所示二极管不同的是，在图7所示的二极管中，区域110的下方设置有势垒层112，即区域110和有源区310之间设置有势垒层112。其中，势垒层112掺杂的杂质和区域110掺杂的杂质的性质不同。具体而言，当区域110掺杂p型杂质时，势垒层112掺杂n型杂质。当区域110掺杂n型杂质时，势垒层112掺杂p型杂质。势垒层112掺杂的杂质和区域110掺杂的杂质的性质不同，换言之，势垒层112掺杂的杂质与漂移层300掺杂的杂质的性质相同。其中，与漂移层300的掺杂浓度相比，势垒层112的掺杂浓度更高。
107.在一些实施例中，如图7所示，区域110由多个区域111组成，其中，该多个区域111中相邻的两个区域111通过绝缘沟槽170隔开。并且，区域111的下方设置有势垒层112。
108.其中，在二极管处于导通状态时，势垒层112可以减缓区域111或者区域110中的载流子向有源区310迁移，进而可以减少扩散到终端区320中的载流子，减少了终端区320中载流子的数量。从而当二极管关断时，通过区域120被抽走的载流子的数量也较少，进一步降低了区域120的电流密度，抑制了热量产生，降低二极管被烧毁的风险，提高了二极管的可靠性。
109.另外，在制备图7所示的二极管时，在制备漂移层200的上表面结构时，可以先漂移层300的相应位置制备势垒层112。例如，通过离子注入掺杂工艺制备势垒层112。然后，再制备场限环321、截止环322以及电极层100等。具体可以参考上文对图4a所示二极管制备工艺的介绍。
110.在一些实施例中，在制备图7所示二极管时，在制备绝缘沟槽130的同时，也制备绝缘沟槽170，以将区域110分为多个区域111。
111.在一些实施例中，在制备图7所示二极管时，区域120的推结处理的持续时间大于区域110的推结处理的持续时间，以使得区域120的结深大于区域110的结深。
112.可以先制备绝缘沟槽130。然后通过离子注入掺杂工艺，向势垒层112所在区域注入杂质c1，以制备势垒层112，以及向区域120注入杂质c2。然后，将势垒层112上方的区域刻蚀掉，并淀积区域110，从而制备区域110。或者，在可以先制备绝缘沟槽130和绝缘沟槽170。然后通过离子注入掺杂工艺，向势垒层112所在区域注入杂质c1，以制备势垒层112，以及向区域120注入杂质c2，然后，将势垒层112上方的区域刻蚀掉，并淀积区域111，从而制备区域111。其中，杂质c1和杂质c2的性质不同。
113.之后，在绝缘沟槽130和绝缘沟槽170中以及区域110和区域120的上表面，通过外延生长的方式，淀积绝缘体。然后，对绝缘体进行刻蚀，并在刻蚀后的绝缘体中，通过外延生长的方式，淀积电阻，从而制备得到绝缘层131和电阻150。再刻蚀掉区域110上表面的绝缘体，然后制备导体140。
114.图7所示二极管中其他部件的制备工艺可以参考上文对图4a所示二极管制备工艺的介绍，在此不再赘述。
115.由此，可以制备得到图7所示的二极管。
116.另外，上文仅对图7所示二极管的制备工艺进行示例说明，并非构成限定。在其他实施例中，可以采用其他工艺制备图7所示的二极管，在此不再赘述。
117.在本技术实施例的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以适合的方式结合。
118.可以理解的是，在本技术实施例的描述中，“示例性的”、“例如”或者“举例来说”等词用于表示作例子、例证或说明。本技术实施例中被描述为“示例性的”、“例如”或者“举例来说”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”、“例如”或者“举例来说”等词旨在以具体方式呈现相关概念。
119.在本技术实施例的描述中，术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，单独存在b，同时存在a和b这三种情况。另外，除非另有说明，术语“多个”的含义是指两个或两个以上。例如，多个系统是指两个或两个以上的系统，多个终端是指两个或两个以上的终端。
120.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。
121.可以理解的是，以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而对其限制；尽管参照
前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的范围。
122.以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种二极管，其特征在于，包括：第一电极层；位于所述第一电极层之上的漂移层，所述漂移层和所述第一电极层掺杂相同性质的杂质，且所述漂移层的掺杂浓度小于所述第一电极层的掺杂浓度；其中，所述漂移层包括有源区和环绕所述有源区的终端区；设置在所述有源区之上的第二电极层，所述第二电极层和所述漂移层掺杂不同性质的杂质；其中，所述第二电极层包括第一区域和环绕所述第一区域的第二区域，且所述第一区域和所述第二区域通过第一绝缘沟槽隔开；设置在所述第一区域之上的第一导体、设置在所述第二区域上的第二导体以及设置在所述第一导体和所述第二导体之间的第一电阻；其中，所述第一区域通过所述第一导体连接电源，所述第二区域依次通过所述第二导体、所述第一电阻和所述第一导体连接所述电源。2.根据权利要求1所述的二极管，其特征在于，所述第二区域在所述有源区中的延伸深度大于所述第一区域在所述有源区中的延伸深度。3.根据权利要求1或2所述的二极管，其特征在于，所述第一区域由所述有源区上的多个第三区域组成，其中，所述多个第三区域中相邻的第三区域通过第二绝缘沟槽隔开；其中，所述第二绝缘沟槽在所述有源区的延伸深度大于所述第三区域在所述有源区的延伸深度。4.根据权利要求1-3任一项所述的二极管，其特征在于，所述第一区域和所述有源区之间设置有势垒层，其中，所述势垒层用于减缓载流子在所述第一区域和所述有源区之间的迁移。5.根据权利要求1-4任一项所述的二极管，其特征在于，所述第一电阻为多晶硅。6.根据权利要求1-5任一项所述的二极管，其特征在于，所述漂移层和所述第一电极层之间设置有第一半导体层，其中，所述漂移层和所述第一半导体层掺杂相同性质的杂质，且所述第一半导体层的掺杂浓度介于所述漂移层的掺杂浓度和所述第一电极层的掺杂浓度之间。7.根据权利要求1-6任一项所述的二极管，其特征在于，所述第一区域和所述第二区域掺杂有受主杂质，所述第一电极层和所述漂移层掺杂有施主杂质；或者，所述第一区域和所述第二区域掺杂有施主杂质，所述第一电极层和所述漂移层掺杂有受主杂质。8.根据权利要求1-7任一项所述的二极管，其特征在于，所述终端区上设置有至少一个场限环。9.根据权利要求8所述的二极管，其特征在于，所述场限环的上方设置有金属场板。10.根据权利要求9所述的二极管，其特征在于，所述二极管还包括环绕所述金属场板的电阻性场板。11.根据权利要求1-10任一项所述的二极管，其特征在于，所述二极管还包括环绕所述终端区上端的截止环。12.一种功率电路，其特征在于，包括权利要求1-11任一项所述的二极管和绝缘栅双极
型场效应管。

技术总结
本申请涉及半导体技术领域，具体涉及一种二极管和功率电路。该二极管可以包括：第一电极层；位于第一电极层之上的漂移层，漂移层和第一电极层掺杂相同性质的杂质，且漂移层的掺杂浓度小于第一电极层的掺杂浓度；漂移层包括有源区和环绕有源区的终端区；设置在有源区之上的第二电极层，第二电极层和漂移层掺杂不同性质的杂质；第二电极层包括第一区域和环绕第一区域的第二区域，且第一区域和第二区域通过第一绝缘沟槽隔开；其中，第一区域通过第一导体连接电源，第二区域依次通过第二导体、第一电阻和第一导体连接电源。该二极管在具有良好导通特性的同时，具有较高的可靠性。具有较高的可靠性。具有较高的可靠性。


技术研发人员：杨文韬 王康 宁润涛 叶诗卓 刘鹏
受保护的技术使用者：华为数字能源技术有限公司
技术研发日：2022.03.16
技术公布日：2023/9/23