[實用新型]一種新型二極管器件

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201220362905.X
• 申請日: 2012-07-24
• 公開（公告）號: CN203179899U
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王玨;蔡超峰;何敏
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州恩能科技有限公司
• 主分類號: H01L29/861
• 分類號: H01L29/861
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，涉及幾乎所有應(yīng)用場合下的電氣設(shè)備，包括交流電機、變頻器、開關(guān)電源、牽引傳動等領(lǐng)域的一種新型二極管器件。?

背景技術(shù)

作為重要的功率半導(dǎo)體器件，二極管器件主要包括基于PN結(jié)勢壘和肖特基勢壘兩種。PN結(jié)勢壘具有相對較高的勢壘高度，反向泄漏電流低，但正向?qū)▔航灯?，同時存在反向恢復(fù)電流的問題；而肖特基勢壘具有良好的正向特性，不存在反向恢復(fù)電流的問題，但是在承受高的反向電場時，會受到勢壘變低和隧穿效應(yīng)的影響，導(dǎo)致反向泄露電流大大增加，對器件長期工作的可靠性產(chǎn)生了影響。如何同時優(yōu)化并且平衡二極管器件的正反向特性是半導(dǎo)體器件設(shè)計的重要課題。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出了新的二極管結(jié)構(gòu)，適用于所有半導(dǎo)體材料的二極管器件。其結(jié)構(gòu)特征，主要包括溝道和漂移區(qū)組成：溝道由鄰近的相應(yīng)類型的摻雜區(qū)構(gòu)成，同時形成所需的勢壘高度，通過歐姆接觸形成二極管一端；漂移區(qū)由半導(dǎo)體材料構(gòu)成，與溝道相連，并通過襯底和歐姆接觸獲得二極管另一端。?

相對于目前基于肖特基勢壘或者直接PN結(jié)勢壘的二極管，本發(fā)明提出的二極管結(jié)構(gòu)具有以下特點：?

1.明顯降低的泄漏電流。通過調(diào)節(jié)溝道摻雜和寬度，可以將反向泄漏電流明顯降低。?

2.可以調(diào)節(jié)的正向開啟電壓。隨著溝道寬度和摻雜的改變，開啟電壓可以得到調(diào)節(jié)并大大降低。?

3.良好的反向恢復(fù)特性。正向?qū)l件下為單極性工作，電流主要通過溝道流過，無明顯少子注入現(xiàn)象，因此具有和肖特基二極管一樣的無反向恢復(fù)電流的特點。?

4.無肖特基結(jié)的簡單結(jié)構(gòu)有利于器件在長期工作下的可靠性。?

附圖說明

圖1是發(fā)明基于摻雜直接注入的結(jié)構(gòu)截面圖；?

圖2是發(fā)明基于溝槽型P摻雜的結(jié)構(gòu)截面圖；?

圖3是發(fā)明基于僅垂直摻雜的溝槽結(jié)構(gòu)截面圖；?

圖4是發(fā)明基于傾斜型溝道的結(jié)構(gòu)截面圖；?

圖5是發(fā)明基于水平溝道的結(jié)構(gòu)截面圖；?

圖6是包含絕緣結(jié)構(gòu)的水平溝道結(jié)構(gòu)截面圖；?

圖7是N+/P+摻雜區(qū)域毗連的水平溝道截面圖；?

圖8是包含絕緣結(jié)構(gòu)的N+/P+摻雜毗連的水平溝道截面圖；?

圖9是與圖1結(jié)構(gòu)相對應(yīng)的P型二極管例子的結(jié)構(gòu)示意圖。?

其中，?

1、溝道，第一半導(dǎo)體類型；?

2、重?fù)诫s區(qū)，第二半導(dǎo)體類型；?

3、漂移區(qū)，第一半導(dǎo)體類型；?

4、電場截止層，第一半導(dǎo)體類型；?

5、襯底，第一半導(dǎo)體類型；?

6、歐姆接觸層，第一半導(dǎo)體類型；?

7、陽極金屬；?

8、陰極金屬；?

9、橫向溝道表明摻雜區(qū)，第二半導(dǎo)體類型；?

10、氧化物。?

具體實施方式

實施例1?

圖1為本發(fā)明的一種新型二極管器件的結(jié)構(gòu)截面圖，結(jié)合圖1予以詳細(xì)說明。如圖1所示，一種新型結(jié)構(gòu)的二極管器件，包括：襯底5，其上方為漂移區(qū)3；可以選擇是否在襯底層上方增加電場截止層4；導(dǎo)電溝道1位于漂移區(qū)3的上方，并處在兩塊相鄰的重?fù)诫s區(qū)2之間；陽極金屬7位于器件最上方表面，為器件引出電極；在溝道1和陽極金屬7之間為重?fù)诫s的歐姆接觸層6；陰極金屬8位于器件結(jié)構(gòu)的最下方，與襯底5相連，引出電極。?

在本例中，第一半導(dǎo)體類型為N型半導(dǎo)體導(dǎo)電材料，第二半導(dǎo)體類型為P型半導(dǎo)體材料，因此構(gòu)成N型二極管；其一種可能的制造工藝包括如下步驟：?

第一步，根據(jù)是否需要電場截止層4，決定在N型襯底5上方是否先生長產(chǎn)生形成截止層4；(可選)?

第二步，繼續(xù)向上外延生長分別獲得漂移區(qū)3，和對應(yīng)對于溝道濃度和長度的N型外延；?

第三步，直接在器件上表面利用離子注入或擴散方式在指定位置摻入P型摻雜形成P型重?fù)诫s區(qū)2，同時獲得夾在P型摻雜區(qū)之間的溝道1；?

第四步，在溝道1表面采用離子注入或擴散方式或外延方式或其他方式摻入?高濃度的N型摻雜，得到歐姆接觸層6；?

第五步，分別在器件上下表面淀積金屬，形成歐姆接觸，得到陽極金屬7和陰極金屬8，并引出電極，如圖1所示。?

實施例2?

圖2為本發(fā)明的一種新型二極管器件的結(jié)構(gòu)截面圖，結(jié)合圖2予以詳細(xì)說明。?