[實用新型]一種臺面二極管

有效

• 申請號: 201621185134.6
• 申請日: 2016-11-04
• 公開（公告）號: CN206148437U
• 公開（公告）日: 2017-05-03
• 發明（設計）人: 馮春陽;李學良;馬曉潔;戴建定;唐毅
• 申請（專利權）人: 四川洪芯微科技有限公司
• 主分類號: H01L29/861
• 分類號: H01L29/861
• 代理公司: 湖州金衛知識產權代理事務所(普通合伙)33232
• 代理人: 趙衛康

技術領域

本實用新型半導體技術領域，尤其涉及一種耐高壓應用的臺面二極管。

背景技術

功率半導體器件和大規模集成電路是半導體芯片相互不可替代的兩個重要分支。通常功率半導體器件分為功率開關器件（如MOSFET/BJT/IGBT）以及功率整流器件（如Schottky/FRD）等，它們是電源管理系統的基礎構件。而所有的電子信息系統，均少不了電源管理系統。在高電壓整流應用中，臺面結構的PN結二極管仍然在廣泛采用。通過化學腐蝕的方式腐蝕出溝槽臺面，然后在臺面上填充特殊的鈍化玻璃介質，對裸露于溝槽臺面上的PN結進行保護。然而，對于以化學腐蝕方式獲得的溝槽臺面，要很好地控制PN結的臺面斜角等溝槽形貌的一致性比較困難，電場強度在溝槽臺面與PN結交界的表面處比較集中，這將會影響PN結的擊穿電壓，特別是高壓應用時，影響更顯嚴重。

為減小所述臺面PN結表面電場集中效應以獲得高性能的擊穿電壓特性，可采取減小形成PN結的半導體材料的摻雜濃度。可隨之而來的副效應是：半導體的摻雜越低，在半導體位于溝槽臺面表面附近形成導電類型相反的反型層的概率加大，即：容易形成“反型導電溝道”，將導致PN結漏電流顯著增加，在高溫下，PN結器件的可靠性將嚴重退化。玻璃鈍化材料與半導體之間表面處的界面電荷誘發了所述溝道的形成。如果界面電荷為負，將有可能在形成PN結的N型半導體一側形成p型溝道；如果界面電荷為正，將有可能在形成PN結的P型半導體一側形成n型溝道。界面電荷的極性，依賴于溝槽內所填充的玻璃介質的特性和制造工藝條件。對于反向擊穿電壓大于1000V的應用，形成PN結的N型半導體和P型半導體的摻雜濃度均較低，所述溝道形成的概率就越大。

工業界在制作溝槽時，通常采用HNO₃-HF-HAC系化學腐蝕的方法進行溝槽腐蝕，該方法簡便，處理批量大，成本低。但是在實際的工藝過程中，在圖1中標號A所示部位（即溝槽與上表面交界的部位）形狀比較尖銳，玻璃熔融狀態下，在該尖銳部分的粘附性變差，導致此處的玻璃比較薄，甚至不能完全覆蓋溝槽，PN結裸露在外。在后續工藝過程中，如化學鍍Ni，以及封裝過程中，H2O汽、金屬離子沾污等從此部位引入堿金屬如Na+沾污，進入鈍化玻璃介質與溝槽臺面界面之間，進而惡化二極管的特性。特別是高壓應用時，影響更嚴重。

實用新型內容

為了解決上述問題，本實用新型通過提出一種臺面二極管的雙溝槽結構和反型溝道阻斷部設計，來提高半導體PN結臺面二極管的特性和可靠性，特別是在高電壓應用場合。

一種臺面二極管，包括具有主溝槽的臺面結構、覆蓋在所述主溝槽的表面的鈍化層，所述臺面結構的PN結至少部分裸露于所述主溝槽的表面；其特征在于：所述臺面結構還包括副溝槽，所述副溝槽設于所述主溝槽和所述電極之間，所述鈍化層由所述主溝槽的表面延伸至所述副溝槽的表面并且覆蓋所述副溝槽的表面。

作為優選，所述副溝槽的深度小于所述主溝槽的深度。

作為優選，所述副溝槽和所述主溝槽之間設有反型溝道阻斷部。

作為優選，所述臺面結構包括用于形成所述PN結的N區和P區，所述電極包括由所述P區引出的陽極和由所述N區引出的陰極；所述主溝槽和所述副溝槽形成于所述P區，所述副溝槽與所述PN結之間設有隔離部。

作為優選，所述P區包括與N區接觸的P-區和設于所述P-區頂部的P+區；所述主溝槽和所述副溝槽之間的P+區形成所述反型溝道阻斷部。

作為優選，所述副溝槽的深度小于P+區的厚度。

作為優選，所述N區包括與所述P區接觸的N-區，所述N-區的底部設有N+區，所述陰極由所述N+區引出。

作為優選，所述鈍化層為玻璃鈍化層。

本實用新型通過采用雙溝槽結構和反型溝道阻斷部設計，提高了臺面二極管的特性和可靠性，特別是在高壓應用場合下。由于采用了雙溝槽結構，對溝槽的形貌的技術要求可以進一步放寬，便于大規模制造。

附圖說明

圖1現有技術單溝槽臺面二極管結構剖面圖。

圖2本實用新型的臺面二極管結構剖面圖。

圖3本實用新型的臺面二極管工作原理示意圖。

具體實施方式

下面將結合附圖對本實用新型的實施方式進行詳細描述。

本實用新型的臺面二極管結構，包括具有主溝槽8的臺面結構，其剖面結構如圖2所示。