一種高壓肖特基二極管的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種肖特基二極管，特別是一種可以提供高壓的高壓肖特基二極管。
【背景技術(shù)】
[0002]肖特基二極管又稱肖特基勢(shì)皇二極管(簡(jiǎn)稱SBD)，它屬一種低功耗、超高速半導(dǎo)體器件。最顯著的特點(diǎn)為反向恢復(fù)時(shí)間極短(可以小到幾納秒)，正向?qū)▔航祪H0.4V左右。其多用作高頻、低壓、大電流整流二極管、續(xù)流二極管、保護(hù)二極管，也有用在微波通信等電路中作整流二極管、小信號(hào)檢波二極管使用。在通信電源、變頻器等中比較常見(jiàn)。
[0003]肖特基二極管是貴金屬(金、銀、鋁、鉑等)A為正極，以N型半導(dǎo)體B為負(fù)極，利用二者接觸面上形成的勢(shì)皇具有整流特性而制成的金屬半導(dǎo)體器件。因?yàn)镹型半導(dǎo)體中存在著大量的電子，貴金屬中僅有極少量的自由電子，所以電子便從濃度高的B中向濃度低的A中擴(kuò)散。顯然，金屬A中沒(méi)有空穴，也就不存在空穴自A向B的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。隨著電子不斷從B擴(kuò)散至|JA，B表面電子濃度逐漸降低，表面電中性被破壞，于是就形成勢(shì)皇，其電場(chǎng)方向?yàn)锽—A。但在該電場(chǎng)作用之下，A中的電子也會(huì)產(chǎn)生從A—B的漂移運(yùn)動(dòng)，從而削弱了由于擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)而形成的電場(chǎng)。當(dāng)建立起一定寬度的空間電荷區(qū)后，電場(chǎng)引起的電子漂移運(yùn)動(dòng)和濃度不同引起的電子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)達(dá)到相對(duì)的平衡，便形成了肖特基勢(shì)皇。
[0004]SiC材料禁帶寬度大，擊穿電場(chǎng)高，飽和漂移速度和熱導(dǎo)率大，化學(xué)性能穩(wěn)定，抗輻射能力強(qiáng)，結(jié)實(shí)耐磨損.這些內(nèi)在材料優(yōu)越性能使其成為制作高功率、高頻、耐高溫、抗輻射器件的理想材料，在航天、航空、石油勘探、核能、通信等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。
[0005]近年來(lái)，溝槽技術(shù)被廣泛使用，常用的溝槽型結(jié)構(gòu)是由介質(zhì)層及導(dǎo)電介質(zhì)組成的。肖特基勢(shì)皇二極管使用溝槽結(jié)構(gòu)有兩個(gè)重要原因，其一，傳統(tǒng)平面型結(jié)構(gòu)容易表面擊穿，對(duì)器件的可靠性帶來(lái)挑戰(zhàn)，而溝槽結(jié)構(gòu)肖特基勢(shì)皇二極管克服了平面型結(jié)構(gòu)的這一缺點(diǎn)；其二，溝槽型肖特基勢(shì)皇二極管利用電荷平衡原理可以提高器件的擊穿電壓。
[0006]肖特基二極管最大的缺點(diǎn)是其反向偏壓較低及反向漏電流偏大，像使用硅及金屬為材料的肖特基二極體，其反向偏壓額定耐壓最高只到50V，而反向漏電流值為正溫度特性，容易隨著溫度升高而急劇變大。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]本實(shí)用新型的發(fā)明目的在于:針對(duì)上述存在的問(wèn)題，提供一種由碳化硅作為襯底，有溝槽結(jié)構(gòu)，能提供較高耐壓的肖特基二極管。
[0008]本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下:
[0009]本實(shí)用新型高壓肖特基二極管，包括襯底、外延層、金屬接觸層和保護(hù)層;所述襯底上表面外延生長(zhǎng)有外延層;多個(gè)溝槽，間隔形成于所述外延層中；所述金屬接觸層設(shè)于外延層的上表面;所述金屬接觸層兩端各設(shè)有一個(gè)歐姆接觸金屬，肖特基接觸金屬設(shè)置于金屬接觸層的中心部位，歐姆接觸金屬與肖特基接觸金屬之間設(shè)置有源層;所述肖特基接觸金屬上表面設(shè)有保護(hù)層;所述歐姆接觸為高壓肖特基二極管的陰極;所述肖特基接觸為高壓肖特基二極管的陽(yáng)極。
[0010]由于以上結(jié)構(gòu)，歐姆接觸與肖特基接觸之間通過(guò)有源層ZnO連接，可以克服半導(dǎo)體襯底附加電阻的影響；溝槽結(jié)構(gòu)克服了平面型結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)；溝槽利用電荷平衡原理可以提高器件的擊穿電壓。
[0〇11]進(jìn)一步，所述溝槽的槽壁介質(zhì)層采用的是S1，厚度為I um?3um,深度為2 um?7um，溝槽的間隔寬度為I um?2um，溝槽的寬度為0.5um，所述溝槽的開(kāi)口直徑小于底部的直徑;所述溝槽內(nèi)填充有P型硅。
[0012]由于以上結(jié)構(gòu)，介質(zhì)層厚度越小，溝槽結(jié)構(gòu)底部的電場(chǎng)越大，將使器件的峰值電場(chǎng)提前到達(dá)半導(dǎo)體材料的臨界擊穿電場(chǎng)，從而減小擊穿電場(chǎng)，介質(zhì)層厚度越大，擊穿電場(chǎng)也會(huì)減小，當(dāng)介質(zhì)層厚度為I um?3um時(shí)，器件獲得最大的擊穿電壓。
[0013]進(jìn)一步，所述肖特基接觸金屬所采用的是Ni或Ti，肖特基接觸金屬的厚度為1.3um，肖特基接觸金屬的厚度大于有源層的厚度。
[0014]進(jìn)一步，所述外延層的厚度約為3um?8um，所述外延層的厚度大于襯底的厚度。
[0015]進(jìn)一步，所述保護(hù)層為Au，厚度為I?2um;所述保護(hù)層覆蓋了整個(gè)肖特基接觸金屬的上表面。
[0016]進(jìn)一步，所述襯底采用的是SiC材料，厚度為300μπι，襯底和外延層周圍有一層S1薄膜;所述有源層采用的是ZnO。
[0017]由于以上結(jié)構(gòu)，襯底和外延層周圍的S1薄膜層能隔離碳化硅與外界，減小外界對(duì)于碳化娃的影響。
[0018]綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型的有益效果是:
[0019]1、利用溝槽形成P型阱區(qū)，在器件反向偏壓時(shí)與N型外延層實(shí)現(xiàn)雙向耗盡，并非傳統(tǒng)技術(shù)中在溝槽淀積絕緣層單向耗盡，從而能提高外延層濃度，保證器件導(dǎo)通壓降要求的同時(shí)，提高器件的擊穿電壓；
[0020]2、所述溝槽的側(cè)壁的厚度較小，能在器件反向耐壓時(shí)形成有效耗盡，從而減小漏電流;而所述溝槽的深度較大，能提高器件的可靠性。
[0021]3、歐姆接觸與肖特基接觸之間通過(guò)有源層ZnO連接，可以克服半導(dǎo)體襯底附加電阻的影響，減小電阻，提高擊穿電壓。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖中標(biāo)記:I為保護(hù)層，2為肖特基接觸金屬，3為歐姆接觸金屬，4為外延層，5為襯底，6為有源層，7為溝槽。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型作詳細(xì)的說(shuō)明。
[0025]為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0026]如圖1所示，本實(shí)用新型高壓肖特基二極管，包括襯底、外延層、金屬接觸層和保護(hù)層;所述襯底上表面外延生長(zhǎng)有外延層；多個(gè)溝槽，間隔形成于所述外延層中；所述金屬接觸層設(shè)于外延層的上表面;所述金屬接觸層兩端各設(shè)有一個(gè)歐姆接觸金屬，肖特基接觸金屬設(shè)置于金屬接觸層的中心部位，歐姆接觸金屬與肖特基接觸金屬之間設(shè)置有源層;所述肖特基接觸金屬上表面設(shè)有保護(hù)層;所述歐姆接觸為高壓肖特基二極管的陰極;所述肖特基接觸為高壓肖特基二極管的陽(yáng)極。
[0〇27]進(jìn)一步，所述溝槽的槽壁介質(zhì)層采用的是S1，厚度為I um?3um,深度為2 um?7um，溝槽的間隔寬度為I um?2um，溝槽的寬度為0.5um，所述溝槽的開(kāi)口直徑小于底部的直徑;所述溝槽內(nèi)填充有P型硅。
[0028]進(jìn)一步，所述肖特基接觸金屬所采用的是Ni或Ti，肖特基接觸金屬的厚度為1.3um，肖特基接觸金屬的厚度大于有源層的厚度。
[0029]進(jìn)一步，所述外延層的厚度約為3um?8um，所述外延層的厚度大于襯底的厚度。
[0030]進(jìn)一步，所述保護(hù)層為Au，厚度為I?2um;所述保護(hù)層覆蓋了整個(gè)肖特基接觸金屬的上表面。
[0031]進(jìn)一步，所述襯底采用的是SiC材料，厚度為300μπι，襯底周圍有一層S1薄膜;所述有源層采用的是ΖηΟ。
[0032]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高壓肖特基二極管，其特征在于:包括襯底、外延層、金屬接觸層和保護(hù)層;所述襯底上表面外延生長(zhǎng)有外延層;多個(gè)溝槽，間隔形成于所述外延層中；所述金屬接觸層設(shè)于外延層的上表面;所述金屬接觸層兩端各設(shè)有一個(gè)歐姆接觸金屬，肖特基接觸金屬設(shè)置于金屬接觸層的中心部位，歐姆接觸金屬與肖特基接觸金屬之間設(shè)置有源層;所述肖特基接觸金屬上表面設(shè)有保護(hù)層;所述歐姆接觸為高壓肖特基二極管的陰極;所述肖特基接觸為高壓肖特基二極管的陽(yáng)極。2.如權(quán)利要求1所述高壓肖特基二極管，其特征在于:所述溝槽的槽壁介質(zhì)采用的是S1，厚度為I um?3um，深度為2 um?7um，溝槽的間隔寬度為I um?2咖，溝槽的寬度為0.5um，所述溝槽的開(kāi)口直徑小于底部的直徑;所述溝槽內(nèi)填充有P型硅。3.如權(quán)利要求1所述高壓肖特基二極管，其特征在于:所述肖特基接觸金屬所采用的是Ni或Ti，肖特基接觸金屬的厚度為1.3um，肖特基接觸金屬的厚度大于有源層的厚度。4.如權(quán)利要求1所述高壓肖特基二極管，其特征在于:所述外延層的厚度約為3um?8um，所述外延層的厚度大于襯底的厚度。5.如權(quán)利要求1所述高壓肖特基二極管，其特征在于:所述保護(hù)層為Au，厚度為I?2um;所述保護(hù)層覆蓋了整個(gè)肖特基接觸金屬的上表面。6.如權(quán)利要求1所述高壓肖特基二極管，其特征在于:所述襯底采用的是SiC材料，厚度為300μπι，襯底周圍有一層S1薄膜;所述有源層采用的是ZnO。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)一種高壓肖特基二極管，其特征在于：包括襯底、外延層、金屬接觸層和保護(hù)層；所述襯底上表面外延生長(zhǎng)有外延層；多個(gè)溝槽，間隔形成于所述外延層中；所述金屬接觸層設(shè)于外延層的上表面；所述金屬接觸層兩端各設(shè)有一個(gè)歐姆接觸金屬，肖特基接觸金屬設(shè)置于金屬接觸層的中心部位，歐姆接觸金屬與肖特基接觸金屬之間設(shè)置有源層；所述肖特基接觸金屬上表面設(shè)有保護(hù)層；所述歐姆接觸為高壓肖特基二極管的陰極；所述肖特基接觸為高壓肖特基二極管的陽(yáng)極。本實(shí)用新型利用溝槽形成P型阱區(qū)，在器件反向偏壓時(shí)與N型外延層實(shí)現(xiàn)雙向耗盡，從而能提高外延層濃度，保證器件導(dǎo)通壓降要求的同時(shí)，提高器件的擊穿電壓。
【IPC分類】H01L29/47, H01L29/45, H01L29/872
【公開(kāi)號(hào)】CN205211763
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520977298
【發(fā)明人】盧曄
【申請(qǐng)人】成都九十度工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)有限公司
【公開(kāi)日】2016年5月4日
【申請(qǐng)日】2015年12月1日