[發明專利]肖特基勢壘二極管

有效

• 申請號: 201210067432.5
• 申請日: 2012-03-06
• 公開（公告）號: CN102683430A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 前山雄介;大澤良平;荒木克隆;渡部善之
• 申請（專利權）人: 新電元工業株式會社
• 主分類號: H01L29/872
• 分類號: H01L29/872
• 代理公司: 上海德昭知識產權代理有限公司 31204
• 代理人: 郁旦蓉

技術領域

本發明涉及一種肖特基勢壘二極管，具體是涉及一種改善肖特基勢壘二極管的反向浪涌電流耐量的技術。

本申請主張于2011年3月7日在日本申請的特愿2011-049621號的優先權，并在此引用其內容。

背景技術

肖特基勢壘二極管(以下簡稱“SBD”)是將半導體層與金屬層通過肖特基接合、利用肖特基障壁的整流作用的半導體元件。SBD可以比一般的PN接合二極管更快速地工作，具有順向電壓下降較小的特性。

具有這樣的SBD的轉換電源，例如在緊急情況下進行緊急停止時，由n型半導體層向金屬層施加的逆向電壓，可能會超過SBD的耐壓上限(以下簡稱“反向浪涌電流耐量”)。如果超過反向浪涌電流耐量，則可能導致SBD的損壞。

作為反向浪涌電流耐量的二極管的一個實例，我們知道如圖1所示的采用了結勢壘肖特基(Junction?Barrier?Schottky：以下簡稱JBS)結構的二極管。

圖4所示的是以往的JBS二極管的一個實例。JBS二極管100，例如在由SiC等構成的半導體基板101的一面形成的n型半導體層102上，金屬層103被肖特基接合。另外，從該金屬層103的周緣附近至外側，形成有絕緣層104。而且在金屬層103與絕緣層104的連接部分、即絕緣層104的周緣部分重疊，形成由P型半導體構成的護圈層105。這樣的護圈層105是通過在n型半導體層102注入離子等將雜質擴散形成的，用于緩和在肖特基接合的n型半導體層102與金屬層103的周緣區域產生的電場集中。

另一方面，護圈層105的內側、即中心區域上，被形成為JBS結構。例如，在護圈層105的內側，形成有多個在每一定間隔的由p型半導體構成的第二半導體層106。在這樣的與n型半導體層102之間被pn接合的第二半導體層106，被設計為比n型半導體層102與金屬層103的肖特基接合部及其周邊的絕緣層104的耐壓更低。這樣，向由第二半導體層106構成的JBS吸引逆向電流(反向浪涌電流)的負荷，就可以改善肖特基接合部的反向浪涌電流耐量(例如，參照Material?Science?Forum?Vols.527-529(2006)，pp1155-1158)。

發明內容

發明要解決的課題

但是，上述以往的JBS二極管，p型的第二半導體層由于被配置為與n型半導體層和金屬層的肖特基接合部鄰近，因而從肖特基接合部沿第二半導體層延伸有空乏層。因此就無法將第二半導體層的耐壓充分減小。結果是，在具有這種以往的JBS結構的SBD中，實際上幾乎無法緩和周緣區域的電場集中，也就無法改善反向浪涌電流耐量。

解決課題的手段

本發明的實施方式中的肖特基勢壘二極管，具有：內碳化硅構成的基板；包含在所述基板內、由與該基板的第一面鄰接的n型半導體構成的第一半導體層；與該第一半導體層肖特基接合的金屬層；與該金屬層的周緣區域相接、向外側擴展的第一絕緣層；沿該第一絕緣層和所述金屬層接觸的周緣區域、由在所述第一半導體層內形成的p型半導體構成的護圈層；從該護圈層向所述基板的中心區域、在所述第一半導體層內、形成有多個在每個第1間隔的由p型半導體構成的第二半導體層；位于所述基板的第一面上、在所述護圈層和與該護圈層鄰接的所述第二半導體層之間形成的第二絕緣層；位于所述基板的第一面上、在相互鄰接的所述第二半導體層之間形成的第三絕緣層。

所述第二半導體層可以由P+型半導體區域和P-型半導體區域構成。

所述第一絕緣層、所述第二絕緣層及所述第三絕緣層，可以具有與所述第一半導體層重合形成的均一擴展的絕緣體進行圖形化(patterning)的結構。

所述第一絕緣層，可以是由半導體氧化物構成。

所述肖特基勢壘二極管可以具有位于所述第一面上、與所述第二半導體層接合的歐姆電極。

所述肖特基勢壘二極管可以是所述第二絕緣層在平視下包圍所述第三絕緣層、所述第一絕緣層在平視下包圍所述第二絕緣層的結構。

所述肖特基勢壘二極管可以是所述第一絕緣層覆蓋所述護圈層的外緣部分、所述金屬層與所述護圈層的內緣部分相接的結構。

發明效果

通過本發明的肖特基勢壘二極管，基于第二絕緣層、第三絕緣層，可以防止空乏層從第一半導體層與金屬層的肖特基接合部沿第二半導體層的側面延伸。