[實(shí)用新型]一種大電流低正向壓降碳化硅肖特基二極管芯片

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201821269958.0
• 申請(qǐng)日: 2018-08-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN208478345U
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋迎新;楊曉亮;單維剛;沈中堂;李東華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 濟(jì)南晶恒電子有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): H01L29/872
• 分類號(hào): H01L29/872;H01L29/06;H01L21/329
• 代理公司: 濟(jì)南誠(chéng)智商標(biāo)專利事務(wù)所有限公司 37105
• 代理人: 楊先凱

本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N大電流低正向壓降碳化硅肖特基二極管芯片，包括背面層狀金屬電極、正面層狀金屬電極、歐姆接觸層、襯底、外延層一、外延層二、P型保護(hù)環(huán)、N型離子注入層、肖特基金屬Pt層、環(huán)狀鈍化層以及環(huán)狀聚酰亞胺膜；本申請(qǐng)通過(guò)采用PN結(jié)和肖特基結(jié)并聯(lián)設(shè)計(jì)、雙層外延生長(zhǎng)、離子注入氮離子摻雜、使用肖特基金屬Pt在大電流下產(chǎn)生大注入效應(yīng)，降低了外延層電阻率，實(shí)現(xiàn)了大電流下低正向壓降肖特基二極管的制作，從而克服了現(xiàn)有技術(shù)中選擇低勢(shì)壘金屬和增大版圖面積在降低器件正向壓降的同時(shí)增大器件反向漏電流，降低器件成品率，增加制造成本的不足。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及半導(dǎo)體器件技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種大電流低正向壓降碳化硅肖特基二極管芯片。

背景技術(shù)

基于寬禁帶半導(dǎo)體材料的碳化硅肖特基二極管，彌補(bǔ)了硅肖特基二極管器件的不足，其10倍于硅材料的臨界擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度確保可以工作在更高的反向電壓下，同時(shí)碳化硅肖特基二極管具有更低的導(dǎo)通電阻，快速的開(kāi)關(guān)特性和高溫工作特性，使之成為高壓快速、耐高溫和低功耗等條件下的理想器件。碳化硅肖特基二極管能提供近乎理想的動(dòng)態(tài)性能，工作過(guò)程中沒(méi)有電荷儲(chǔ)存，反向恢復(fù)電流僅由它的耗盡層結(jié)電容造成，其反向恢復(fù)電荷以及其反向恢復(fù)損耗比硅超快恢復(fù)二極管要低一到兩個(gè)數(shù)量級(jí)。在常溫下，碳化硅肖特基二極管的導(dǎo)通電阻具有正溫度系數(shù)，有利于將多個(gè)碳化硅肖特基二極管并聯(lián)。在二極管單芯片面積和電流受限的情況下，這可以大幅度提高碳化硅肖特基二極管的容量，使它在較大容量中的應(yīng)用成為可能。

傳統(tǒng)技術(shù)中，肖特基二極管選擇低勢(shì)壘金屬和增大勢(shì)壘面積減小正向壓降，但使用低勢(shì)壘金屬和增大勢(shì)壘面積使肖特基二極管漏電流增大，器件結(jié)溫降低；在制造過(guò)程中增大版圖尺寸，單個(gè)芯片尺寸越大，出現(xiàn)缺陷的幾率越大，不利于成本率的提高，影響器件的可靠性和一致性；增大單個(gè)芯片的版圖面積，減少了晶圓片的出芯數(shù)，增加了器件成本。

因此，如何克服現(xiàn)有技術(shù)中選擇低勢(shì)壘金屬和增大版圖面積在降低器件正向壓降的同時(shí)增大了器件反向漏電流，降低了器件成品率，增加了制造成本的不足，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的問(wèn)題。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型實(shí)施例的目的在于提供一種大電流低正向壓降碳化硅肖特基二極管芯片。

為解決上述的技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案為：

一種大電流低正向壓降碳化硅肖特基二極管芯片，包括背面層狀金屬電極、正面層狀金屬電極、歐姆接觸層、襯底、外延層一、外延層二、P型保護(hù)環(huán)、N型離子注入層、肖特基金屬Pt層、環(huán)狀鈍化層以及環(huán)狀聚酰亞胺膜；

所述背面層狀金屬電極、歐姆接觸層、襯底、外延層一以及外延層二從下往上依次疊加，所述襯底的上表面上設(shè)置有外延層一，所述外延層一的上表面上設(shè)置有所述外延層二，所述襯底的下表面上淀積設(shè)置有所述歐姆接觸層，所述歐姆接觸層的下表面上淀積設(shè)置有所述背面層狀金屬電極；

所述外延層二的上表面處通過(guò)離子注入設(shè)置有P型保護(hù)環(huán)；

所述外延層二的且位于所述P型保護(hù)環(huán)的環(huán)內(nèi)的上表面處通過(guò)離子注入設(shè)置有所述N型離子注入層，且所述N型離子注入層填滿所述P型保護(hù)環(huán)的內(nèi)環(huán)；

所述環(huán)狀鈍化層設(shè)置在所述外延層二的上表面上且所述環(huán)狀鈍化層的下環(huán)狀表面的內(nèi)圈遮蓋所述P型保護(hù)環(huán)的上環(huán)狀表面的外圈；

所述N型離子注入層的上表面上淀積設(shè)置有所述肖特基金屬Pt層，且所述肖特基金屬Pt層填滿所述環(huán)狀鈍化層的內(nèi)環(huán)；

所述正面層狀金屬電極覆蓋著所述肖特基金屬Pt層的上表面以及所述環(huán)狀鈍化層的上環(huán)狀表面的內(nèi)圈；

所述環(huán)狀聚酰亞胺膜覆蓋著所述正面層狀金屬電極的上表面以及所述環(huán)狀鈍化層的上環(huán)狀表面的外圈且外露出所述正面層狀金屬電極的上表面的中間區(qū)域。

優(yōu)選的，所述P型保護(hù)環(huán)為Al離子摻雜P型保護(hù)環(huán)。