[發明專利]肖特基勢壘二極管結構

有效

• 申請號: 200610030635.1
• 申請日: 2006-08-31
• 公開（公告）號: CN101136441A
• 公開（公告）日: 2008-03-05
• 發明（設計）人: 武潔;李平梁;徐向明
• 申請（專利權）人: 上海華虹NEC電子有限公司
• 主分類號: H01L29/872
• 分類號: H01L29/872
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司
• 代理人: 顧繼光

技術領域

本發明涉及一種半導體器件，特別是一種肖特基勢壘二極管結構。

背景技術

肖特基勢壘二極管SBD(Schottky?Barrier?Diode)是一種低功耗、大電流、超高速半導體器件。其反向恢復時間極短(可以小到幾納秒)，正向導通壓降僅0.4V左右，而整流電流卻可達到幾千安培。SBD現在廣泛應用于開關電源、變頻器、驅動器等電路。

肖特基二極管的一般結構是以貴金屬(金、銀、鋁、鉑、鉻、鈦等)為正極，以N型半導體為負極，利用二者接觸面上形成的勢壘具有整流特性而制成的多屬-半導體器件。因為N型半導體中存在著大量的電子，金屬中僅有極少量的自由電子，所以電子便從濃度高的半導體負極中向濃度低的金屬正極中擴散。顯然，金屬正極中沒有空穴，也就不存在空穴自正極向負極的擴散運動。隨著電子不斷從負極擴散到正極，負極表面電子濃度逐漸降低，表面電中性被破壞，于是就形成勢壘，其電場方向為負極→正極。但在該電場作用之下，正極中的電子也會產生從正極→負極的漂移運動，從而消弱了由于擴散運動而形成的電場。當建立起一定寬度的空間電荷區后，電場引起的電子漂移運動和濃度不同引起的電子擴散運動達到相對的平衡，便形成了肖特基勢壘。

圖1是傳統肖特基勢壘二極管的結構示意圖，圖中FOX為分隔器件的場氧區(Field?Oxide)。肖特基勢壘二極管與PN結二極管相比，正向開啟電壓低，反向恢復時間短，但其反向擊穿特性表現為軟擊穿特性，且其反向泄漏電流比較大，溫度特性也較PN結二極管差。由于器件正向開啟電壓和反向泄漏電流對肖特基勢壘高度的關系是相反的，因此這兩個重要參數的設計中有一折中優化的過程。目前根據器件的應用情況，通過合理選擇形成肖特基勢壘的金屬材料，可以獲得正向開啟電壓和反向泄漏電流的優值，但這種方法并不能根本改善器件的軟擊穿特性和反向泄漏電流的溫度特性。

到目前為止，研究較多的是肖特基勢壘二極管的分立器件，隨著半導體集成電路(IC)的不斷發展，分立器件已經不能滿足IC設計的要求，高性能肖特基勢壘二極管與常規半導體工藝的兼容性變得越來越重要。在特定的工藝流程中，形成肖特基勢壘的金屬材料是一定的，因此，通過優化勢壘高度而獲得較好的器件性能變的不太現實。如何在不改變任何工藝條件的基礎上有效提高器件性能成為肖特基勢壘二極管設計的關鍵點。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種可將正向電壓降低，將反向擊穿電壓提高，同時反向泄漏電流減小的肖特基勢壘二極管結構。

為解決上述技術問題，本發明肖特基勢壘二極管結構，以金屬和N阱形成的肖特基結為正極，通過接觸孔與金屬極板相連；以N型半導體為負極，在肖特基結上設置多個彼此分離的P+區域，任意兩個P+區域之間的間距滿足如下條件：在反向偏壓時，P+/N阱結耗盡區彼此相連。

P+區域邊緣形狀與肖特基結邊緣形狀為幾何意義上的相似形。

本發明肖特基勢壘二極管結構的正極分別由肖特基結，即肖特基勢壘和PN結構成，當器件在零偏或正向偏置時，P+環與N阱形成的耗盡區彼此間不會夾斷電流通路，肖特基勢壘決定器件正向特性，正向壓降低；當器件反偏時，P+/N阱結的耗盡區彼此間夾斷電流通路，隨著反偏電壓的增加，此耗盡區邊緣向襯底延伸，使得整個肖特基勢壘被此PN結耗盡區屏蔽，P+/N阱結決定器件反向阻斷特性，因此，器件反向擊穿電壓和泄漏電流都由PN結二極管決定，肖特基勢壘二極管的軟擊穿特性和高的反向泄漏電流都有很好的改善。

附圖說明

圖1是傳統肖特基勢壘二極管結構示意圖；

圖2是本發明提供的利用P+區域來改善性能的肖特基勢壘二極管管結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步詳細的說明。

如圖2所示，本發明肖特基勢壘二極管結構，以金屬和N阱形成的肖特基結為正極，通過接觸孔與金屬極板相連；以N型半導體為負極，通過N+歐姆接觸與金屬極板相連，在肖特基結上設置多個彼此分離的P+區域，任意兩個P+區域之間的間距應滿足如下條件：在反向偏壓時，P+/N阱結耗盡區彼此相連。根據肖特基結形狀的不同，P+區域可設置成相應的形狀，如肖特基結形狀如為圓形，則P+區域可設計成同心圓環狀，肖特基結為正多邊形，P+區域可設計成同心正多邊形環狀，各P+區域邊緣相互平行。