[發明專利]肖特基勢壘二極管

有效

• 申請號: 201880069554.3
• 申請日: 2018-09-26
• 公開（公告）號: CN111279490B
• 公開（公告）日: 2023-06-20
• 發明（設計）人: 有馬潤;平林潤;藤田實;佐佐木公平
• 申請（專利權）人: TDK株式會社;株式會社田村制作所;諾維晶科股份有限公司
• 主分類號: H01L29/872
• 分類號: H01L29/872;H01L29/06;H01L29/41;H01L29/47
• 代理公司: 北京尚誠知識產權代理有限公司 11322
• 代理人: 楊琦;陳明霞

本發明提供難以產生因電場集中引起的電擊穿的肖特基勢壘二極管。肖特基勢壘二極管具備由氧化鎵構成的半導體基板(20)、設置于半導體基板(20)上的由氧化鎵構成的漂移層(30)、與漂移層(30)進行肖特基接觸的陽極電極(40)、與半導體基板(20)進行歐姆接觸的陰極電極(50)。漂移層(30)具有設置于俯視時與陽極電極(40)重疊的位置的多個溝槽(60)。多個溝槽(60)中，位于端部的溝槽(60a)的寬度W2被選擇性地擴大。由此，溝槽(60a)的底部的曲率半徑擴大或在截面上觀察溝槽(60a)的情況下，由底部構成的邊緣部分分離為兩個。其結果，施加在位于端部的溝槽(60a)的底部的電場被緩和，因此所以難以發生電擊穿。

技術領域

本發明涉及肖特基勢壘二極管，特別是涉及使用了氧化鎵的肖特基勢壘二極管。

背景技術

肖特基勢壘二極管是利用由金屬和半導體的接合而產生的肖特基勢壘的整流元件，與具有PN結的通常的二極管相比，具有順向電壓(forward?voltage)低且開關速度快的特征。因此，肖特基勢壘二極管有時用作開關元件的回流二極管等。

在將肖特基勢壘二極管用作開關元件的回流二極管等的情況下，由于需要確保充分的反向耐壓，所以代替硅(Si)，有時使用帶隙更大的碳化硅(SiC)、氮化鎵(GaN)、氧化鎵(Ga₂O₃)等。其中，氧化鎵由于帶隙為4.8～4.9eV，非常大，且電擊穿(electricalbreakdown)電場也大至約8MV/cm，所以使用了氧化鎵的肖特基勢壘二極管作為開關元件的回流二極管是非常有希望的。使用了氧化鎵的肖特基勢壘二極管的例子記載于專利文獻1或非專利文獻1。

非專利文獻1中記載的肖特基勢壘二極管具有在俯視時與陽極電極重疊的位置設置多個溝槽，并通過絕緣膜覆蓋溝槽的內壁的結構。通過該結構，在施加反向電壓時，位于溝槽間的臺面區域成為耗盡層(depletion?layer)，所以漂移層(drift?layer)的溝道區域被夾斷(pinch-off)。由此，能夠大幅度抑制施加了反向電壓的情況的漏電流。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2017-045969號公報

非專利文獻1：設置有溝槽MOS結構的Ga2O3肖特基勢壘二極管(トレンチMOS構造を設けたGa2O3ショットキーバリアダイオード)2017年第64次應用物理學會春季學術演講會[15p-315-13]

發明內容

發明所要解決的技術問題

然而，專利文獻1及非專利文獻1中記載的肖特基勢壘二極管由于電場集中于陽極電極的端部，所以施加高電壓時，在該部分引起電擊穿。例如，在非專利文獻1記載的肖特基勢壘二極管中，電場集中在位于端部的溝槽的邊緣部分。

因此，本發明其目的在于，提供一種使用了氧化鎵的肖特基勢壘二極管，即難以產生因電場集中引起的電擊穿的肖特基勢壘二極管。

本發明的肖特基勢壘二極管其特征在于，具備由氧化鎵構成的半導體基板、設置于半導體基板上的由氧化鎵構成的漂移層、與漂移層進行肖特基接觸的陽極電極、與半導體基板進行歐姆接觸的陰極電極，漂移層具有設置于俯視時與陽極電極重疊的位置的多個溝槽，多個溝槽中，位于端部的溝槽的寬度被選擇性地擴大。

根據本發明，由于位于端部的溝槽的寬度被擴大，所以該溝槽的底部的曲率半徑擴大，或者在截面上觀察該溝槽的情況下由底部構成的邊緣部分分離成兩個。由此，緩和施加在位于端部的溝槽的底部的電場，所以難以產生電擊穿。

本發明中，多個溝槽的內壁可以由絕緣膜覆蓋。據此，能夠獲得用陽極電極埋入多個溝槽的內部的結構。