[發明專利]雙層超結肖特基二極管

無效

• 申請號: 201310547265.9
• 申請日: 2013-11-07
• 公開（公告）號: CN103594523A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發明（設計）人: 王穎;徐立坤;曹菲;胡海帆
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: H01L29/872
• 分類號: H01L29/872
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及電路領域，尤其涉及一種雙層超結肖特基二極管。

背景技術

超結(super?junction,SJ)理論最早出現在功率MOSFET中，是為了打破“硅限”而提出的，硅限是導通電阻受擊穿電壓限制而存在的一個極限。1988年，飛利浦美國公司的D.J.Coe首次提出了在橫向高壓MOSFET中采用交替的pn結構代替傳統功率器件中低摻雜漂移區作為耐壓層的方法。1993年，電子科技大學的陳星弼教授提出了在縱向功率器件中用多個pn結構作為漂移區的方法，并把這種結構稱為“復合緩沖層”(Composite?Buffer?layer)。1995年，西門子公司的J.Tihanyi提出了類似的方法。從此，人們開始重視并研究超結結構。1997年，Tatsuhiko等人提出了“超結理論”(Super?junction?Theory)概念，對這一思想進行了總結。通過理論計算以及實際測試得出一打破“硅限”的理論結果：R_on=c10^-7bV_B^1.3。2000年和2001年，陳星弼教授先后發表論文，在論文中進一步分析了超結結構導通電阻與擊穿電壓的關系，并得出R_on∝V_B^1.32。上述公式中R_on為導通電阻，V_B為擊穿電壓，b和c為乘法系數。

超結結構的最大優點是在降低了器件導通電阻的情況下，同時提高了器件的擊穿特性，這解決了普通結構的R_on和V_B之間折中關系難以解決的問題。對于普通的功率器件，要降低功耗需減小導通電阻，而減小導通電阻就需要提高漂移區濃度、減小漂移區厚度，然而隨著漂移區濃度的提高、漂移區厚度的減小，器件的擊穿電壓降低、反向漏電流增大，這就必須要進行折中選擇。超結很好的解決了這一問題，通過pn柱的電荷補償，既降低了導通電阻，又提高了擊穿電壓。

超結理論不僅應用于功率MOSFET，也應用于肖特基整流器。超結肖特基二極管(SJ-SBD)的基本結構是將普通肖特基勢壘二極管(SBD,Schottky?Barrier?Diode)的漂移區換成交替的pn柱，而且pn柱的濃度較高，可以高出普通SBD漂移區摻雜濃度一個數量級以上。其中n柱與陽極形成肖特基接觸，而p柱與陽極形成的是歐姆接觸。在正向偏置下，n柱參與導電，p柱不參與導電，雖然與普通SBD相比其導電通道面積減小，但是由于n柱濃度遠遠高出普通SBD漂移區濃度，故其導通電阻明顯降低。在反向偏置下，由于pn柱的電荷補償作用，實現了類似于本征半導體漂移區的作用。外加較小的反向偏壓時，交替的pn柱在橫向上即可迅速耗盡，形成了橫向的pn結，使漂移區不僅在縱向上形成耗盡，在橫向上也很快的耗盡，整個漂移區近似為本征層，提高了器件的擊穿電壓。

但是，超結肖特基二極管同時存在著一些明顯的不足，首要問題就是實際工藝問題，在實際工藝中超結的深寬比較為重要，如果深寬比較大，器件工藝實現難度較大，如果深寬比較小，則不能很好的體現超結的優勢。而且，在實際工藝中電荷平衡問題也極為重要。超結結構是利用電荷補償原理工作的器件，如果器件的電荷不平衡則會明顯影響器件的擊穿特性。電荷平衡以及較大的深寬比對工藝要求很高。除此之外，超結器件的反向恢復特性很差，不僅反向峰值電流大，反向恢復電荷大，而且反向恢復軟度系數小，器件在動態功耗以及噪聲方面表現較差。

發明內容

為了解決上述關于超結功率肖特基二極管的電荷平衡以及動態特性差的問題，本發明提出了一種雙層超結肖特基二極管。

一方面，提供了一種二極管，包括：功率肖特基器件的漂移區，其中，

所述漂移區采用雙層超結結構。

優選的，所述雙層超結結構包括第一層超結結構和第二層超結結構，其中，所述第一層超結結構與陽極接觸，所述第二層超結結構與N體區接觸。

優選的，所述第一層超結結構的寬度和所述第二層超結結構的寬度相同。

優選的，所述第一層超結結構的摻雜類型和所述第二層超結結構的摻雜類型相同。

優選的，所述第一層超結結構的摻雜濃度高于所述第二層超結結構的摻雜濃度。

可選的，所述第一層超結結構的深度和所述第二層超結結構的深度是根據所述功率肖特基器件的技術參數設定的；和/或

所述第一層超結結構的摻雜濃度和所述第二層超結結構的摻雜濃度是根據所述功率肖特基器件的技術參數設定的。