一种具有结终端延伸结构的肖特基二极管

摘要

本发明涉及半导体肖特基器件领域，特别涉及一种具有结终端延伸结构的肖特基二极管，包括：第一导电类型衬底，第一导电类型半导体层，第二导电类型JTE区，绝缘层以及阳极金属层，所述第二导电类型JTE区上形成多个斜沟槽，所述第二导电类型JTE区围绕所述斜沟槽，靠近阳极金属层的第一个斜沟槽内填充第一导电材料，其余斜沟槽内填充第二导电材料，所述第二导电材料与所述第二导电类型JTE区形成肖特基接触，本发明进一步降低器件的击穿电压对JTE浓度的敏感度，提高二极管反向抗击穿能力。

权利要求

1.一种具有结终端延伸结构的肖特基二极管，包括：第一导电类型衬底，形成在第一导电类型半导体衬底上的第一导电类型半导体层，形成在第一导电类型半导体层边缘的第二导电类型JTE区，形成在第二导电类型JTE区上的绝缘层以及与绝缘层相邻的形成在第一导电类型半导体层以及第二导电类型JTE区之上的阳极金属层，其特征在于：所述第二导电类型JTE区上形成多个斜沟槽，所述第二导电类型JTE区围绕所述斜沟槽，靠近阳极金属层的第一个斜沟槽内填充第一导电材料，其余斜沟槽内填充第二导电材料，所述第二导电材料与所述第二导电类型JTE区形成肖特基接触；靠近所述第二导电类型JTE区处，阳极金属层与所述第一导电类型半导体层之间形成n个绝缘隔离结构，n为正整数；所述绝缘隔离结构越靠近边缘越密集。

2.根据权利要求1所述的具有结终端延伸结构的肖特基二极管，其特征在于：所述第一导电材料与阳极金属层不接触。

3.根据权利要求1所述的具有结终端延伸结构的肖特基二极管，其特征在于：所述第一导电材料与阳极金属层接触。

4.根据权利要求3所述的具有结终端延伸结构的肖特基二极管，其特征在于：所述第一导电材料为导电多晶硅。

5.根据权利要求1所述的具有结终端延伸结构的肖特基二极管，其特征在于：所述第一导电材料与所述第二导电材料相同。

6.根据权利要求1所述的具有结终端延伸结构的肖特基二极管，其特征在于：所述第一导电类型半导体层材料为SiC。

7.根据权利要求1所述的具有结终端延伸结构的肖特基二极管，其特征在于：所述绝缘层材料为二氧化硅。

8.根据权利要求1所述的具有结终端延伸结构的肖特基二极管，其特征在于：所述第一导电类型为N型，第二导电类型为P型。

说明书

一种具有结终端延伸结构的肖特基二极管

技术领域

[0001] 本发明涉及半导体肖特基器件领域，特别涉及一种具有结终端延伸结构的肖特基二极管。技术背景

[0002] 肖特基二极管(Schottky Barrier Diode)是一种低功耗、大电流、超高速半导体器件。其反相恢复时间短(可以小到几纳秒)，正向导通电压低(0.4伏特)，整流电流大(可高达几千安培)，因此广泛应用于开关电源、变频器、驱动器等。

[0003] 由于器件的击穿电压在很大程度上取决于结曲率引起的边缘强电场，因此为了获得良好阻断能力的器件，降低结边缘电场，提高器件的实际击穿电场，各种结终端技术用于肖特基二极管器件的制备中，主要包括场板(FP)、场限环(FLR)、结终端延伸(JTE)等结构。其中，结终端延伸结构(JTE)具有非常广泛的应用，器件的抗击穿电压对于JTE区域的浓度非常敏感。中国专利CN 102376779 B公开了一种SiC肖特基二极管，采用浮空金属环辅助结终端延伸的终端结构，能够降低器件的击穿电压对JTE浓度的敏感度，提高器件的击穿电压，但是其抗击穿能力仍有待进一步提高。

发明内容

[0004] 本发明的目的是提供一种具有结终端延伸结构的肖特基二极管，进一步降低器件的击穿电压对JTE浓度的敏感度，提高其反向抗击穿能力。

[0005] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

[0006] 一种具有结终端延伸结构的肖特基二极管，包括：第一导电类型衬底，形成在第一导电类型半导体衬底上的第一导电类型半导体层，形成在第一导电类型半导体层边缘的第二导电类型JTE区，形成在第二导电类型JTE区上的绝缘层以及与绝缘层相邻的形成在第一导电类型半导体层以及第二导电类型JTE区之上的阳极金属层，所述第二导电类型JTE区上形成多个斜沟槽，所述第二导电类型JTE区围绕所述斜沟槽，靠近阳极金属层的第一个斜沟槽内填充第一导电材料，其余斜沟槽内填充第二导电材料，所述第二导电材料与所述第二导电类型JTE区形成肖特基接触。

[0007] 可选地，所述第一导电材料与阳极金属层不接触。

[0008] 可选地，所述第一导电材料与阳极金属层接触。

[0009] 可选地，所述第一导电材料为导电多晶硅。

[0010] 可选地，靠近所述第二导电类型JTE区处，阳极金属层与所述第一导电类型半导体层之间形成n个绝缘隔离结构，n为正整数。

[0011] 可选地，所述绝缘隔离结构越靠近边缘越密集。

[0012] 可选地，所述第一导电材料与所述第二导电材料相同。

[0013] 可选地，所述第一导电类型半导体层材料为SiC。

[0014] 可选地，所述绝缘层材料为二氧化硅。

[0015] 可选地，所述第一导电类型为N型，第二导电类型为P型。

[0016] 相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

[0017] 本发明具有结终端延伸结构的肖特基二极管，结终端延伸结构围绕多个斜沟槽形成，反向电压下，第二导电类型JTE区与第一导电类型半导体层形成PN结耗尽层沿斜沟槽方向分布，有效减轻沟槽底角电场聚集的情况，提高二极管抗压性能，并且斜沟槽结构使得形成的PN耗尽层与阳极金属层形成的角度变大，进一步提高二极管抗压性能。

[0018] 本发明所述斜沟槽内填充第二导电材料与第一导电类型半导体层形成肖特基接触，反向电压下，改变第二导电类型JTE区的电场分布，其肖特基结的边缘聚集电流，减轻阳极金属层与第一导电类型半导体层形成的肖特基结的边缘的电场强度，进而提高的肖特基二极管的抗压性能，并且本发明第一导电材料在斜沟槽的底部以及两侧均形成肖特基结，增加金属半导体接触面积，相对于现有技术进一步增强二极管的抗压性能。

附图说明

[0019] 图1为本发明第一实施例结构示意图；

[0020] 图2为本发明第二实施例结构示意图；

[0021] 图3为本发明第三实施例结构示意图。

具体实施方式

[0022] 下面结合附图以及实施例对本发明进行介绍，实施例仅用于对本发明进行解释，并不对本发明有任何限定作用。

[0023] 第一实施例

[0024] 如图1，一种具有结终端延伸结构的肖特基二极管，包括：第一导电类型衬底10，形成在第一导电类型半导体衬底10上的第一导电类型半导体层20，形成在第一导电类型半导体层20边缘的第二导电类型JTE区30，形成在第二导电类型JTE区30上的绝缘层40以及与绝缘层40相邻的形成在第一导电类型半导体层20以及第二导电类型JTE区30之上的阳极金属层50，所述第二导电类型JTE区30上形成多个斜沟槽60，所述第二导电类型JTE区30围绕所述斜沟槽60，靠近阳极金属层50的第一个斜沟槽60内填充第一导电材料70，其余斜沟槽60内填充第二导电材料80，所述第二导电材料80与所述第二导电类型JTE区30形成肖特基接触。

[0025] 本实施例第一导电类型可以为N型，也可以为P型，一般情况下使用N型较多，下面以第一导电类型为N型，第二导电类型为P型进行介绍。

[0026] 所述第一导电类型衬底10以及第一导电类型半导体层20材料可为SiC，或者其他半导体材料，如Si，其中，所述第一导电类型衬底10掺杂浓度较重，第一导电类型半导体层20掺杂浓度较轻，第一导电类型半导体层20可在第一导电类型衬底10外延生长形成。第二导电类型JTE区30可通过在第一导电类型半导体层20离子注入掺杂形成。形成在第二导电类型JTE区30上的绝缘层40可为二氧化硅绝缘层等，可通过化学气相沉积的方式形成。所述阳极金属层50与第一导电类型半导体层20形成肖特基接触。

[0027] 所述第一导电材料70与阳极金属层50可以不接触也可以接触，本实施例第一导电材料70与阳极金属层50不接触，此时，第一导电材料70与第二导电材料80相同，可以在同一工艺过程实现，简化工艺流程。

[0028] 本实施例具有结终端延伸结构的肖特基二极管，结终端延伸结构围绕多个斜沟槽形成，反向电压下，第二导电类型JTE区30与第一导电类型半导体层20形成PN结耗尽层沿斜沟槽60方向分布，有效减轻沟槽底角电场聚集的情况，提高二极管抗压性能，并且斜沟槽60结构使得形成的PN耗尽层与阳极金属层50形成的角度变大，进一步提高二极管抗压性能。

[0029] 本实施例发明所述斜沟槽60内填充第二导电材料80与第一导电类型半导体层20形成肖特基接触，反向电压下，改变第二导电类型JTE区30的电场分布，其肖特基结的边缘聚集电流，减轻阳极金属层50与第一导电类型半导体层20形成的肖特基结的边缘的电场强度，进而提高的肖特基二极管的抗压性能，并且本实施例第一导电材料70在斜沟槽的底部以及两侧均形成肖特基结，增加金属半导体接触面积，相对于现有技术进一步增强二极管的抗压性能。

[0030] 第二实施例

[0031] 如图2，本实施例与第一实施例技术方案基本相同，其不同之处在于，所述第一导电材料70与阳极金属层50接触，此时，所述斜沟槽60内的第一导电材料70与第二导电材料80可以相同也可以不同，优选所述第一导电材料70为导电多晶硅，导电多晶硅具有良好的填充能力，使器件性能更加稳定，所述第一导电材料70与阳极金属层50接触增加第二导电类型JTE区30内的电场密度，增强第二导电类型JTE区30对反向耐压能力的改善作用。

[0032] 第三实施例

[0033] 如图3，本实施例与第一实施例技术方案基本相同，其不同之处在于，靠近所述第二导电类型JTE区30处，阳极金属层50与所述第一导电类型半导体层20之间形成n个绝缘隔离结构90，本实施例以n＝3为例，n个绝缘隔离结构90将由流入阳极金属层50第一导电类型半导体层20的电流分隔成几部分，分散趋附效应，减小阳极金属层50靠近所述第二导电类型JTE区30的边缘处因集中的趋附效应引起的电场聚集，减小反向漏电流，优选所述绝缘隔离结构90越靠近边缘越密集。