一种低功耗高频率软恢复二极管的制作方法

1.本实用新型涉及二极管技术领域，尤其涉及一种低功耗高频率软恢复二极管。


背景技术：

2.目前，国内快速二极管技术相对成熟，但超快恢复二极管(小于150ns)技术滞后有限，尤其超快软恢复二极管几乎没有批量自主产品，不能满足高频高效率电源需要。因此，加快研究大功率超快软恢复二极管，提高在高端传统型器件的国产化方面，还需要进一步加快进程。传统型的电力电子器件主要指高压、大电流器件如可控硅整流管，而新型电力电子器件表现为高频率、高电压、大电流。尤其是随着变流装置的高效化，容量的不断加大而设备尽量减小。对高频、高压、大电流的高端器件等需求巨大，而我国仅有少数几家优势企业通过自主创新，掌握了高端器件的制造技术，在快速二极管的大电流高电压方面做的比较好，但反向恢复时间大约5s，各整流器生产单位在减小二极管的反向恢复时间的同时，一般并不注意提高其软恢复性能。大部分企业还停留在中低端器件的制造上。高频化的电力电子电路要求快恢复二极管的反向恢复时间短，反向恢复电荷少，并具有软恢复特性。由于这些电力电子器件的频率和性能不断提高，为了与其关断过程相匹配，该二极管必须具有快速开通和高速关断能力。


技术实现要素：

3.本实用新型提供的一种低功耗高频率软恢复二极管，其具有良好的软恢复特性。
4.为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：一种低功耗高频率软恢复二极管，其包括封装件和芯片，所述芯片设置在所述封装件内，所述芯片包括n+型硅单晶衬底、n型外延层、n一型外延层和p结构层，所述n+型硅单晶衬底的底部设置有阴极金属层、所述n+型硅单晶衬底上方设置为所述n型外延层，所述n型外延层上为n-型外延层，所述n-型外延层上方为p结构层，所述p结构层内设置有至少一p+结构层，所述p结构层上设置有阳极金属层。
5.作为上述技术方案的进一步描述：
6.所述p结构层上设置由氧化层，所述氧化层上设置有钝化层，所述阳极金属层底部依次贯穿所述钝化层和氧化层与所述p结构层相连接。
7.作为上述技术方案的进一步描述：
8.所述n-型外延层表面开设有n阱，所述n阱内设置有所述p结构层。
9.作为上述技术方案的进一步描述：
10.所述芯片上设置连接有焊接片，所述焊接片插接在防护套内，所述防护套连接在所述封装件的外侧边。
11.作为上述技术方案的进一步描述：
12.所述防护套可拆卸连接在所述封装件上。
13.作为上述技术方案的进一步描述：
14.所述防护套内设置有缓冲垫。
15.综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：通过在n+型硅单晶衬底和n-型外延层间设有n型外延层之间设置n型外延层由于n型外延层的掺杂浓度介于n+型衬底和n一型外延之间能够起到缓冲层作用，在反向恢复过程中使得耗尽至缓冲层后扩展减慢，在经过少数载流子存储之后，缓冲层内还有大量的载流子未被抽走或复合，以提升软恢复特性；阴极金属层和阳极金属层的基区之间形成缓冲层结构，通过在p结构层内设置p+结构层，p结构层和p+结构层的结构能控制空穴的注入效应，快速软恢复二极管的基区和阳极之间采用缓冲层结构，使得在空间电荷区扩展后的剩余基区内驻留更多的残存电荷，并且驻留时间更长，提高了二极管的软度。
附图说明
16.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
17.图1为一种低功耗高频率软恢复二极管的结构示意图。
18.图2为一种低功耗高频率软恢复二极管中芯片的结构示意图。
19.图例说明：
20.1、封装件；2、芯片；21、n+型硅单晶衬底；22、n型外延层；23、n-型外延层；24、p结构层；25、阴极金属层；26、阳极金属层；27、氧化层；28、钝化层；29、n阱；3、p+结构层；4、焊接片；5、防护套；6、缓冲垫。
具体实施方式
21.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
22.请参阅图1-2，本实用新型提供一种技术方案：一种低功耗高频率软恢复二极管，包括封装件1和芯片2，所述芯片2设置在所述封装件1内，所述芯片2包括n+型硅单晶衬底21、n型外延层22、n-型外延层23和p结构层24，所述n+型硅单晶衬底21的底部设置有阴极金属层25、所述n+型硅单晶衬底21上方设置为所述n型外延层22，所述n型外延层22上为n-型外延层23，所述n-型外延层23上方为p结构层24，所述p结构层24内设置有至少一p+结构层3，所述p结构层24上设置有阳极金属层26。
23.所述p结构层24上设置由氧化层27，所述氧化层27上设置有钝化层28，所述阳极金属层26底部依次贯穿所述钝化层28和氧化层27与所述p结构层24相连接。
24.所述n一型外延层23表面开设有n阱29，所述n阱29内设置有所述p结构层24。能够改善高浓度掺杂铂金或黄金所引起的p结构层反型，以提升软恢复特性。
25.所述芯片2上设置连接有焊接片4，所述焊接片4插接在防护套5内，所述防护套5连接在所述封装件1的外侧边。防护套可以起到保护焊接片的目的，防止焊接片受到弯曲从二
极管的根部折断。
26.所述防护套5可拆卸连接在所述封装件1上。具体的，防护套卡接在封装件上。
27.所述防护套5内设置有缓冲垫6。可以对焊接片受力起到缓冲的目的。
28.工作原理，通过在n+型硅单晶衬底和n-型外延层间设有n型外延层之间设置n型外延层由于n型外延层的掺杂浓度介于n+型衬底和n-型外延之间能够起到缓冲层作用，在反向恢复过程中使得耗尽至缓冲层后扩展减慢，在经过少数载流子存储之后，缓冲层内还有大量的载流子未被抽走或复合，以提升软恢复特性；阴极金属层和阳极金属层的基区之间形成缓冲层结构，通过在p结构层内设置p+结构层，p结构层和p+结构层的结构能控制空穴的注入效应，快速软恢复二极管的基区和阳极之间采用缓冲层结构，使得在空间电荷区扩展后的剩余基区内驻留更多的残存电荷，并且驻留时间更长，提高了二极管的软度。
29.以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。


技术特征：
1.一种低功耗高频率软恢复二极管，其特征在于，包括封装件(1)和芯片(2)，所述芯片(2)设置在所述封装件(1)内，所述芯片(2)包括n+型硅单晶衬底(21)、n型外延层(22)、n-型外延层(23)和p结构层(24)，所述n+型硅单晶衬底(21)的底部设置有阴极金属层(25)、所述n+型硅单晶衬底(21)上方设置为所述n型外延层(22)，所述n型外延层(22)上为n-型外延层(23)，所述n-型外延层(23)上方为p结构层(24)，所述p结构层(24)内设置有至少一p+结构层(3)，所述p结构层(24)上设置有阳极金属层(26)。2.根据权利要求1所述的一种低功耗高频率软恢复二极管，其特征在于，所述p结构层(24)上设置由氧化层(27)，所述氧化层(27)上设置有钝化层(28)，所述阳极金属层(26)底部依次贯穿所述钝化层(28)和氧化层(27)与所述p结构层(24)相连接。3.根据权利要求1所述的一种低功耗高频率软恢复二极管，其特征在于，所述n-型外延层(23)表面开设有n阱(29)，所述n阱(29)内设置有所述p结构层(24)。4.根据权利要求1所述的一种低功耗高频率软恢复二极管，其特征在于，所述芯片(2)上设置连接有焊接片(4)，所述焊接片(4)插接在防护套(5)内，所述防护套(5)连接在所述封装件(1)的外侧边。5.根据权利要求4所述的一种低功耗高频率软恢复二极管，其特征在于，所述防护套(5)可拆卸连接在所述封装件(1)上。6.根据权利要求4所述的一种低功耗高频率软恢复二极管，其特征在于，所述防护套(5)内设置有缓冲垫(6)。

技术总结
本实用新型公开了一种低功耗高频率软恢复二极管，其包括封装件和芯片，芯片设置在封装件内，芯片包括N+型硅单晶衬底、N型外延层、N-型外延层和P结构层，N+型硅单晶衬底的底部设置有阴极金属层、N+型硅单晶衬底上方设置为N型外延层，N型外延层上为N-型外延层，N-型外延层上方为P结构层，P结构层内设置有至少一P+结构层，P结构层上设置有阳极金属层。本实用新型通过在P结构层内设置P+结构层，P结构层和P+结构层的结构能控制空穴的注入效应，快速软恢复二极管的基区和阳极之间采用缓冲层结构，使得在空间电荷区扩展后的剩余基区内驻留更多的残存电荷，并且驻留时间更长，提高了二极管的软度。的软度。的软度。


技术研发人员：王天宇 杨杰 王春飞
受保护的技术使用者：太仓天宇电子有限公司
技术研发日：2023.03.29
技术公布日：2023/7/28