材料。由于材料功函数会影响M0S特性，故本 发明使用高功函数的金属层23,可以改变元件的能带分布、电位分布、电容、电压等特性，进 而造成电流特性的改变，如此使本发明可制作为能应用于高逆向偏压元件（也就是高崩溃 电压的元件），同时于顺向偏压下的电流特性又可大幅改善，换句话说，只要较低的顺向偏 压即能使元件产生足够的电流。
[0031] 本发明沟渠式肖特基二极管的崩溃电压（相当于额定工作电压）可以大于或等于 60伏特（V)，较佳地大于或等于100伏特。当本发明应用于耐受较高逆向偏压的元件时，由 于逆向偏压愈高，该磊晶层22的阻抗值就必须愈高才能耐高电压。而要提升磊晶层22的 阻抗值时，表示其载子浓度必须愈低，此时填入所述沟槽223中的金属层23材料对于M0S 整体的效能控制与影响性就会愈高，加上该金属层23为高功函数材料时，对整个电场、电 位与电流等效应都有较大影响。此外，元件的崩溃电压愈大时，所述氧化层24的厚度亦必 须愈大以耐受高压。
[0032] 更进一步来说，本发明崩溃电压大于或等于60伏特时，较佳地，该金属层23的功 函数为4. 8~5. 1电子伏特，所述氧化层24的厚度为1500~3000埃，该磊晶层22的阻 抗值为〇. 8~5. 0欧姆（Ω)，所述沟槽223的深度为1. 5~3. 0微米（μm)，宽度为0. 3~ 1.0μm，上述的厚度、阻抗值、深度、宽度等尺寸设计，皆是为了配合该崩溃电压大于或等于 60伏特而设计。而当本发明崩溃电压大于或等于100伏特时，较佳地，该金属层23的功函 数为4. 9~5. 1电子伏特，所述氧化层24的厚度为2000~3000埃，该磊晶层22的阻抗值 为0· 9~5. 0Ω，所述沟槽223的深度为2~3. 0μm，宽度为0· 6~1. 0μm，上述的厚度、阻 抗值、深度、宽度等尺寸设计，皆是为了配合该崩溃电压大于或等于100伏特而设计。
[0033] 举例来说，以崩溃电压为60~100V而言，可作如下设计：所述氧化层24的厚度可 以为1500~2000埃，该磊晶层22的阻抗值可以为0. 8~1. 2Ω，所述沟槽223的深度可 以为1.5~2.5μm，宽度可以为0.3~0.5μm。以崩溃电压为100~120V而言，可作如下 设计：所述氧化层24的厚度可以为2000~3000埃，该磊晶层22的阻抗值可以为0.9~ 1. 3Ω，所述沟槽223的深度可以为2~3μm，宽度可以为0. 6~0. 8μm。
[0034] 本发明上述数值限定的原因在于：当金属层23的金属材料的功函数太小时，会有 顺向偏压特性不佳的缺点，另外由于金属材料本身特性的限制，功函数最高为5. 1电子伏 特。当氧化层24厚度太薄时无法耐受高逆向偏压，而氧化层24至一定厚度即可达到足够 耐受逆向偏压的效果，因此氧化层24亦不需过厚。而该磊晶层22的阻抗值限定亦是为了 具有足够的耐受逆向偏压效果。所述沟槽223深度太浅时，有逆向偏压不足，逆向漏电流过 高的缺点，太深时有顺向偏压增加的缺点；所述沟槽223宽度太小时，有顺向偏压增加的缺 点,太大时有逆向漏电流过大的缺点。
[0035] 参阅图3、图4,图3为本发明与一比较例1的逆向电流-逆向偏压特性曲线。该 比较例1与本发明的结构大致相同，两者的崩溃电压皆为100V，不同处在于该比较例1为现 有肖特基二极管，填入其沟槽的材料为功函数约为4. 17eV的η型半导体，本发明则使用功 函数约为4. 8eV的钥（Mo)金属。图3显示本发明与该比较例1的逆向偏压特性接近。图4 为本发明与该比较例1的顺向电流-顺向偏压特性曲线，显示本发明在较低的顺向偏压下， 即能产生与该比较例1相同大小的电流，故本发明相较于比较例1具有较佳的顺向偏压特 性。
[0036] 参阅图5、图6,图5为本发明与一比较例2的逆向电流-逆向偏压特性曲线。该 比较例2与本发明的结构大致相同，而且两者的崩溃电压皆为200V左右。不同处在于，该 比较例2为现有肖特基二极管，填入其沟槽的材料为η型半导体，本发明则使用功函数约为 5. 02eV的钼（Pt)金属。图5显示本发明与该比较例2的逆向偏压特性接近。图6为本发 明与该比较例2的顺向电流-顺向偏压特性曲线，显示本发明在较低的顺向偏压下，即能产 生与该比较例2相同大小的电流，故本发明具有较佳的顺向偏压特性。
[0037] 综上所述，通过于所述沟槽223填入具有高功函数的金属层23材料，从而使本发 明具有较佳的顺向偏压特性，而且本发明可承受高逆向偏压，可应用于60伏特、100伏特、 200伏特、250伏特或是更高工作电压的元件。因此，本发明在能承受高逆向偏压的同时，还 具有良好的低顺向偏压特性，同时还保有肖特基元件的切换快速的优点。此外，由于以往要 改变沟渠式肖特基二极管的元件特性，大部分都是于沟槽的宽度、深度、间距等尺寸上作变 化，而本发明通过改良填入沟槽中的材料来达到改善顺向偏压特性的目的，实为前所未见 的创新设计。
【主权项】
1. 一种沟渠式肖特基二极管，包含：一个基板、一个位于该基板上的η型的磊晶层、一 个连接该基板的第一电极，以及一个第二电极，该嘉晶层包括一个朝向该基板的第一面、一 个相反于该第一面的第二面，以及数个自该第二面朝向该第一面凹设的沟槽，其特征在于： 该沟渠式肖特基二极管还包含一个金属层以及数个氧化层，该金属层包括数个分别位于所 述沟槽的金属填槽部，该金属层的材料功函数大于或等于4. 8电子伏特；所述氧化层分别 位于所述沟槽并且分别位于每一个金属填槽部与该磊晶层之间；该第二电极位于该磊晶层 的第二面上且覆盖该金属层。2. 如权利要求1所述的沟渠式肖特基二极管，其特征在于：该金属层的材料为镍、钼、 钨、金、银、钒、钥或上述材料的任一组合，该磊晶层为η型多晶硅，该基板为η型的硅基板， 且该基板的载子浓度大于该磊晶层的载子浓度。3. 如权利要求2所述的沟渠式肖特基二极管，其特征在于：该金属层还包括数个分别 位于该磊晶层的第二面上且分别连接于所述金属填槽部间的金属连接部。4. 如权利要求1所述的沟渠式肖特基二极管，其特征在于：该第二电极与该金属层的 材料相同。5. 如权利要求1所述的沟渠式肖特基二极管，其特征在于：该金属层的材料功函数为 4. 8~5. 1电子伏特。6. 如权利要求5所述的沟渠式肖特基二极管，其特征在于：所述氧化层的厚度为 1500~3000埃，该磊晶层的阻抗值为0. 8~5. 0欧姆。7. 如权利要求6所述的沟渠式肖特基二极管，其特征在于：所述沟槽的深度为1. 5~ 3. 0微米，宽度为0. 3~1. 0微米。8. 如权利要求1至7中任一权利要求所述的沟渠式肖特基二极管，其特征在于：该沟 渠式肖特基二极管的崩溃电压大于或等于60伏特。9. 如权利要求8所述的沟渠式肖特基二极管，其特征在于：该沟渠式肖特基二极管的 崩溃电压大于或等于100伏特。10. 如权利要求1所述的沟渠式肖特基二极管，其特征在于：该沟渠式肖特基二极管的 崩溃电压大于或等于100伏特，该金属层的材料功函数为4. 9~5. 1电子伏特。
【专利摘要】一种沟渠式肖特基二极管，包含：一基板、一n型的磊晶层、一金属层、数个氧化层、一连接该基板的第一电极，以及一连接该磊晶层的第二电极。该磊晶层位于该基板上，并包括数个沟槽。该金属层包括数个分别位于所述沟槽的金属填槽部，该金属层的材料功函数大于或等于4.8电子伏特。所述氧化层分别位于所述沟槽并且分别位于每一金属填槽部与该磊晶层之间。通过所述沟槽填入具有高功函数的金属层材料，使本发明具有较佳的顺向偏压特性。因此，本发明在能承受高逆向偏压的同时，还具有良好的顺偏特性，同时还保有肖特基元件切换快速的优点。
【IPC分类】H01L29/872, H01L29/47
【公开号】CN105449006
【申请号】CN201410400117
【发明人】叶昇平
【申请人】强茂股份有限公司
【公开日】2016年3月30日
【申请日】2014年8月14日