[發明專利]一種肖特基勢壘二極管及其制備方法

無效

• 申請號: 200910050995.1
• 申請日: 2009-05-12
• 公開（公告）號: CN101697357A
• 公開（公告）日: 2010-04-21
• 發明（設計）人: 楊忠武;宋凱霖;洪旭峰;任宏志
• 申請（專利權）人: 上海芯石微電子有限公司
• 主分類號: H01L29/872
• 分類號: H01L29/872;H01L21/329;H01L21/316;H01L21/3105
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技術領域

本發明屬于二極管及其制備的技術領域，特別是涉及一種肖特基勢壘二極管及其制備方法。

背景技術

肖特基勢壘二極管(Schottky?Barrier?Diode，SBD)廣泛用于直流-直流轉換器(DC-DC?converter)、電壓調節器(Voltage?Regulator?Module?VRM)、電信傳輸/伺服器(Telecom/Server)、交流電源適配器(Adaptor)及充電器(Charger)等。說明書附圖1為肖特基勢壘二極管的結構示意圖，如圖所示，該肖特基勢壘二極管的制備方法是在硅外延片上淀積勢壘金屬，或形成金屬硅化物形成勢壘層，在其上生長接觸金屬作為引線，高壓產品一般再擴散保護環。

日本三洋電機株式會社申請的(專利號為02127232.8)發明專利公開了一種肖特基勢壘二極管的制造方法，在基板表面上層積InGaP層，蒸鍍Pt/Ti/Pt/Au之后，利用熱處理將Pt埋入InGaP層，與GaAs界面形成肖特基結，得到了一種不需復雜的蝕刻控制、再現性好且穩定的肖特基勢壘二極管。專利號為200610030635.1的發明公開了一種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，肖特基結通過接觸孔與金屬正極板相連；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。本發明與傳統結構相比，正向壓降低，反向擊穿電壓和泄漏電流都由PN結二極管決定，軟擊穿特性和高的反向泄漏電流都有很好的改善。

在所有這些應用中，肖特基勢壘二極管需要保證低正向壓降，以保證低功率消耗。為了降低正向壓降，現已有三種方法被廣泛應用，一為增加肖特基勢壘二極管的芯片尺寸，即增大面積，使在給定電流條件下正向壓降降低，但此方法大大增加了成本；第二種方法為使用低勢壘高度的金屬，但這將使器件增加漏電流，降低了反向電壓和高溫特性，同時增加生產管理的復雜性；第三種為在硅外延片表面挖槽(trench)，增加接觸面積，此種方法工藝復雜，設備要求高。

發明內容

本發明的主要目的為提供一種肖特基勢壘二極管及其制備方法，此方法不用改變金屬，只是在金屬和硅片之間用化學方式生長一層薄氧化層，使硅化物勢壘高度降低，節約成本，并可達到良好的低壓降效果。

典型的功率肖特基勢壘二極管的截面圖如說明書附圖1所示，1為金屬，2為MSi_x金屬硅化物，在重摻雜硅單晶上生長中等摻雜濃度的薄外延層，在外延層上淀積金屬形成肖特基勢壘，為了克服邊緣效應提高反向耐壓，通常用金屬場板或/和擴散保護環結構。

根據肖特基理論，正向導通時功率肖特基的正向壓降(V_F)為：

V_F＝Ф_B+KT/q*Ln(J_F/AT²)+J_F(ρ_e/d_e+ρ_s/d_s)

其中：Ф_B為勢壘高度，J_F為正向導通電流，ρ_e，d_e分別為外延層電阻率和厚度，ρ_s，d_s分別為襯底電阻率和厚度，通常可忽略。

從上式可知，正向壓降與勢壘高度和溫度有密切關系，在給定溫度下，勢壘高度較高的肖特基二極管，其正向壓降較大，同樣要獲得低的正向壓降，降低勢壘高度是一重要途徑。

改變金屬的勢壘高度通常的方法是改變金屬，如Pt勢壘高度0.9v，Cr勢壘高度0.6v，Ti勢壘高度0.52v，CrSi₂勢壘高度0.59v等。通常做法在外延片上光刻腐蝕出引線孔，用HF酸或其他腐蝕劑將引線孔區完全裸漏出來，不能留有任何氧化層，濺射或蒸發金屬，然后合金形成硅化物，作為勢壘層。其特點是完全不能留有氧化層，因為有厚氧化層，則無法進行硅化物形成，形成的是MIS結構，而不是肖特基特性。

本發明的肖特基勢壘二極管，該二極管的結構為：以N型半導體為基片，在上面形成N-外延層，陽極為(阻檔層)金屬M材料。

所述的金屬M為Cr或Ni/Cr合金。

所述的肖特基勢壘二極管是一低正向壓降肖特基勢壘二極管，是應用于一電子電路中。

所述的電子電路為直流-直流轉換器、電壓穩流器組件、電信傳輸/伺服器、連接器，以及充電器之一。