二极管模块的制作方法

本发明涉及半导体，尤其是涉及一种二极管模块。

背景技术：

1、与绝缘栅型双极晶体管(igbt)或mosfet等绝缘栅型场效应晶体管(igfet)等开关元件反并联连接来使用的电力用二极管元件中，如果恢复时的从正向状态向反向状态转变时的电流的随时间的变化量(di/dt)过大，则视使用条件而有可能导致击穿。

2、在相关技术中，二极管元件的结构设计不够合理，在反向恢复时，基区载流子容易发生过剩，这样当反向恢复di/dt较大时，阳极层边缘位置容易发生电场集中，容易在比静态雪崩电压低很多的反偏电压下发生动态雪崩，提前达到临界电场强度发生碰撞电离，使得动态坚固性降低。并且严重的动态雪崩会引起局部温升，最终导致器件因局部过热而损坏。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种二极管模块，该二极管模块可以在反向恢复时避免动态雪崩，动态坚固性更高。

2、根据本发明实施例的二极管模块，包括：基体，所述基体具有第一主面及与第一主面相反侧的第二主面，所述第一主面和所述第二主面在竖直方向上间隔设置；第一导电类型的漂移层，所述漂移层设于第一主面和第二主面之间；第二导电类型的阳极层，所述二极管模块具有有源区和终端区，所述终端区周向环绕设置于所述有源区的外侧，所述阳极层设置于所述漂移层朝向所述第一主面的一侧且位于所述有源区，所述阳极层背离所述漂移层的一侧构成所述第一主面的至少部分，所述阳极层具有通流区域和边缘区域，所述边缘区域环绕设置于所述通流区域的外侧边缘；绝缘层，所述绝缘层设置于所述第一主面，所述绝缘层对应所述阳极层的所述通流区域的部分设置有接触孔；阳极金属层，所述阳极金属层至少部分地设置于所述接触孔且与所述阳极层的所述通流区域相接触；第一导电类型的场截止层，所述场截止层设置于所述漂移层朝向所述第二主面的一侧，所述场截止层背离所述漂移层的一侧构成所述第二主面的至少部分；阴极金属层，所述阴极金属层设置于所述第二主面；阻断注入层，所述阻断注入层设置于所述漂移层朝向所述第二主面的一侧且位于所述场截止层与所述漂移层之间，所述阻断注入层从所述终端区向所述有源区延伸设置；所述阻断注入层竖直方向上的投影与所述阳极层竖直方向上的投影至少部分地相互重合且形成重合部，所述重合部的宽度在水平方向从所述终端区向所述有源区延伸设置，所述重合部的宽度为l1，l1满足关系式：10μm＜l1＜50μm。

3、由此，通过使阻断注入层位于场截止层与漂移层之间，阻断注入层从终端区向有源区延伸设置，并且将阻断注入层竖直方向上的投影与阳极层竖直方向上的投影至少部分地相互重合且形成重合部设置在合理范围内，这样可以有效减少终端区的漂移层的载流子存储量，避免反向恢复时阳极层的边缘区域的电场集中，避免反向恢复时发生动态雪崩而导致二极管模块热损坏，从而可以进一步地提高二极管模块的动态坚固性，提高二极管模块的可靠性。

4、在本发明的一些示例中，所述阻断注入层在竖直方向上的投影与所述阳极层的所述边缘区域在竖直方向上的投影相重合，所述阻断注入层在竖直方向上的投影与所述阳极层的所述通流区域在竖直方向上的投影的至少部分相重合。

5、在本发明的一些示例中，所述阻断注入层的厚度在竖直方向上延伸设置，所述阻断注入层的厚度为d1，d1满足关系式：0.1μm＜d1＜2μm。

6、在本发明的一些示例中，所述阻断注入层为第二导电类型的埋层；和/或所述阻断注入层为二氧化硅层。

7、在本发明的一些示例中，所述二极管模块还包括第一导电类型的半导体区域，所述半导体区域设置于所述阳极层且位于所述阳极层邻近所述终端区的一端，所述半导体区域与所述阳极金属层相接触。

8、在本发明的一些示例中，所述半导体区域的长度在水平方向上周向环绕延伸设置，所述半导体区域的宽度在水平方向从所述有源区朝向所述终端区延伸设置，所述半导体区域的宽度为l2，l2满足关系式：l2＞50μm。

9、在本发明的一些示例中，所述半导体区域靠近所述终端区的一端与所述阳极层靠近所述终端区的一端之间的距离为l3，l3满足关系式：l3＞2μm。

10、在本发明的一些示例中，所述二极管模块还包括高势垒金属层，所述阳极金属层朝向所述第一主面的一侧设置有避让孔，所述避让孔位于所述阳极金属层邻近所述终端区的一端，所述高势垒金属层设置于所述避让孔且与所述阳极层的所述通流区域相接触，所述高势垒金属层的势垒高度高于所述阳极金属层的势垒高度。

11、在本发明的一些示例中，所述高势垒金属层为钛金属层和铂金属层中的至少一种。

12、在本发明的一些示例中，所述高势垒金属层竖直方向上的厚度为d2，d2满足关系式：0.015μm≤d2≤0.025μm。

13、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种二极管模块，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的二极管模块，其特征在于，所述阻断注入层(14)在竖直方向上的投影与所述阳极层(12)的所述边缘区域(122)在竖直方向上的投影相重合，所述阻断注入层(14)在竖直方向上的投影与所述阳极层(12)的所述通流区域(121)在竖直方向上的投影的至少部分相重合。

3.根据权利要求1所述的二极管模块，其特征在于，所述阻断注入层(14)的厚度在竖直方向上延伸设置，所述阻断注入层(14)的厚度为d1，d1满足关系式：0.1μm＜d1＜2μm。

4.根据权利要求1所述的二极管模块，其特征在于，所述阻断注入层(14)为第二导电类型的埋层；和/或所述阻断注入层(14)为二氧化硅层。

5.根据权利要求1所述的二极管模块，其特征在于，还包括第一导电类型的半导体区域(15)，所述半导体区域(15)设置于所述阳极层(12)且位于所述阳极层(12)邻近所述终端区(120)的一端，所述半导体区域(15)与所述阳极金属层(30)相接触。

6.根据权利要求5所述的二极管模块，其特征在于，所述半导体区域(15)的长度在水平方向上周向环绕延伸设置，所述半导体区域(15)的宽度在水平方向从所述有源区(110)朝向所述终端区(120)延伸设置，所述半导体区域(15)的宽度为l2，l2满足关系式：l2＞50μm。

7.根据权利要求6所述的二极管模块，其特征在于，所述半导体区域(15)靠近所述终端区(120)的一端与所述阳极层(12)靠近所述终端区(120)的一端之间的距离为l3，l3满足关系式：l3＞2μm。

8.根据权利要求1所述的二极管模块，其特征在于，还包括高势垒金属层(50)，所述阳极金属层(30)朝向所述第一主面(101)的一侧设置有避让孔(31)，所述避让孔(31)位于所述阳极金属层(30)邻近所述终端区(120)的一端，所述高势垒金属层(50)设置于所述避让孔(31)且与所述阳极层(12)的所述通流区域(121)相接触，所述高势垒金属层(50)的势垒高度高于所述阳极金属层(30)的势垒高度。

9.根据权利要求8所述的二极管模块，其特征在于，所述高势垒金属层(50)为钛金属层和铂金属层中的至少一种。

10.根据权利要求8所述的二极管模块，其特征在于，所述高势垒金属层(50)竖直方向上的厚度为d2，d2满足关系式：0.015μm≤d2≤0.025μm。

技术总结本发明公开了一种二极管模块，二极管模块包括：基体；第一导电类型的漂移层；第二导电类型的阳极层，阳极层具有通流区域和边缘区域；绝缘层；阳极金属层；第一导电类型的场截止层；阴极金属层；阻断注入层，阻断注入层位于场截止层与漂移层之间，阻断注入层从终端区向有源区延伸设置；阻断注入层竖直方向上的投影与阳极层竖直方向上的投影至少部分地相互重合且形成重合部，重合部的宽度为L1，L1满足关系式：10μm＜L1＜50μm。由此，通过设置阻挡注入层，并将重合部的宽度设置在合理范围内，可以有效减少终端区的漂移层的载流子存储量，避免反向恢复时阳极层的边缘区域的电场集中，避免反向恢复时发生动态雪崩而导致二极管模块热损坏。技术研发人员：张永旺,陈道坤,储金星,刘恒,杨晶杰受保护的技术使用者：海信家电集团股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/16