一种高压肖特基二极管的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种肖特基二极管，特别是一种可以提供高压的高压肖特基二极管。
【背景技术】
[0002]肖特基二极管又称肖特基势皇二极管(简称SBD)，它属一种低功耗、超高速半导体器件。最显著的特点为反向恢复时间极短(可以小到几纳秒)，正向导通压降仅0.4V左右。其多用作高频、低压、大电流整流二极管、续流二极管、保护二极管，也有用在微波通信等电路中作整流二极管、小信号检波二极管使用。在通信电源、变频器等中比较常见。
[0003]肖特基二极管是贵金属(金、银、铝、铂等)A为正极，以N型半导体B为负极，利用二者接触面上形成的势皇具有整流特性而制成的金属半导体器件。因为N型半导体中存在着大量的电子，贵金属中仅有极少量的自由电子，所以电子便从浓度高的B中向浓度低的A中扩散。显然，金属A中没有空穴，也就不存在空穴自A向B的扩散运动。随着电子不断从B扩散至|JA，B表面电子浓度逐渐降低，表面电中性被破坏，于是就形成势皇，其电场方向为B—A。但在该电场作用之下，A中的电子也会产生从A—B的漂移运动，从而削弱了由于扩散运动而形成的电场。当建立起一定宽度的空间电荷区后，电场引起的电子漂移运动和浓度不同引起的电子扩散运动达到相对的平衡，便形成了肖特基势皇。
[0004]SiC材料禁带宽度大，击穿电场高，饱和漂移速度和热导率大，化学性能稳定，抗辐射能力强，结实耐磨损.这些内在材料优越性能使其成为制作高功率、高频、耐高温、抗辐射器件的理想材料，在航天、航空、石油勘探、核能、通信等领域有广泛的应用前景。
[0005]近年来，沟槽技术被广泛使用，常用的沟槽型结构是由介质层及导电介质组成的。肖特基势皇二极管使用沟槽结构有两个重要原因，其一，传统平面型结构容易表面击穿，对器件的可靠性带来挑战，而沟槽结构肖特基势皇二极管克服了平面型结构的这一缺点；其二，沟槽型肖特基势皇二极管利用电荷平衡原理可以提高器件的击穿电压。
[0006]肖特基二极管最大的缺点是其反向偏压较低及反向漏电流偏大，像使用硅及金属为材料的肖特基二极体，其反向偏压额定耐压最高只到50V，而反向漏电流值为正温度特性，容易随着温度升高而急剧变大。
【实用新型内容】
[0007]本实用新型的发明目的在于:针对上述存在的问题，提供一种由碳化硅作为衬底，有沟槽结构，能提供较高耐压的肖特基二极管。
[0008]本实用新型采用的技术方案如下:
[0009]本实用新型高压肖特基二极管，包括衬底、外延层、金属接触层和保护层;所述衬底上表面外延生长有外延层;多个沟槽，间隔形成于所述外延层中；所述金属接触层设于外延层的上表面;所述金属接触层两端各设有一个欧姆接触金属，肖特基接触金属设置于金属接触层的中心部位，欧姆接触金属与肖特基接触金属之间设置有源层;所述肖特基接触金属上表面设有保护层;所述欧姆接触为高压肖特基二极管的阴极;所述肖特基接触为高压肖特基二极管的阳极。
[0010]由于以上结构，欧姆接触与肖特基接触之间通过有源层ZnO连接，可以克服半导体衬底附加电阻的影响；沟槽结构克服了平面型结构的缺点；沟槽利用电荷平衡原理可以提高器件的击穿电压。
[0〇11]进一步，所述沟槽的槽壁介质层采用的是S1，厚度为I um?3um,深度为2 um?7um，沟槽的间隔宽度为I um?2um，沟槽的宽度为0.5um，所述沟槽的开口直径小于底部的直径;所述沟槽内填充有P型硅。
[0012]由于以上结构，介质层厚度越小，沟槽结构底部的电场越大，将使器件的峰值电场提前到达半导体材料的临界击穿电场，从而减小击穿电场，介质层厚度越大，击穿电场也会减小，当介质层厚度为I um?3um时，器件获得最大的击穿电压。
[0013]进一步，所述肖特基接触金属所采用的是Ni或Ti，肖特基接触金属的厚度为1.3um，肖特基接触金属的厚度大于有源层的厚度。
[0014]进一步，所述外延层的厚度约为3um?8um，所述外延层的厚度大于衬底的厚度。
[0015]进一步，所述保护层为Au，厚度为I?2um;所述保护层覆盖了整个肖特基接触金属的上表面。
[0016]进一步，所述衬底采用的是SiC材料，厚度为300μπι，衬底和外延层周围有一层S1薄膜;所述有源层采用的是ZnO。
[0017]由于以上结构，衬底和外延层周围的S1薄膜层能隔离碳化硅与外界，减小外界对于碳化娃的影响。
[0018]综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是:
[0019]1、利用沟槽形成P型阱区，在器件反向偏压时与N型外延层实现双向耗尽，并非传统技术中在沟槽淀积绝缘层单向耗尽，从而能提高外延层浓度，保证器件导通压降要求的同时，提高器件的击穿电压；
[0020]2、所述沟槽的侧壁的厚度较小，能在器件反向耐压时形成有效耗尽，从而减小漏电流;而所述沟槽的深度较大，能提高器件的可靠性。
[0021]3、欧姆接触与肖特基接触之间通过有源层ZnO连接，可以克服半导体衬底附加电阻的影响，减小电阻，提高击穿电压。
【附图说明】
[0022]图1是本发明的结构示意图。
[0023]图中标记:I为保护层，2为肖特基接触金属，3为欧姆接触金属，4为外延层，5为衬底，6为有源层，7为沟槽。
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。
[0025]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0026]如图1所示，本实用新型高压肖特基二极管，包括衬底、外延层、金属接触层和保护层;所述衬底上表面外延生长有外延层；多个沟槽，间隔形成于所述外延层中；所述金属接触层设于外延层的上表面;所述金属接触层两端各设有一个欧姆接触金属，肖特基接触金属设置于金属接触层的中心部位，欧姆接触金属与肖特基接触金属之间设置有源层;所述肖特基接触金属上表面设有保护层;所述欧姆接触为高压肖特基二极管的阴极;所述肖特基接触为高压肖特基二极管的阳极。
[0〇27]进一步，所述沟槽的槽壁介质层采用的是S1，厚度为I um?3um,深度为2 um?7um，沟槽的间隔宽度为I um?2um，沟槽的宽度为0.5um，所述沟槽的开口直径小于底部的直径;所述沟槽内填充有P型硅。
[0028]进一步，所述肖特基接触金属所采用的是Ni或Ti，肖特基接触金属的厚度为1.3um，肖特基接触金属的厚度大于有源层的厚度。
[0029]进一步，所述外延层的厚度约为3um?8um，所述外延层的厚度大于衬底的厚度。
[0030]进一步，所述保护层为Au，厚度为I?2um;所述保护层覆盖了整个肖特基接触金属的上表面。
[0031]进一步，所述衬底采用的是SiC材料，厚度为300μπι，衬底周围有一层S1薄膜;所述有源层采用的是ΖηΟ。
[0032]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种高压肖特基二极管，其特征在于:包括衬底、外延层、金属接触层和保护层;所述衬底上表面外延生长有外延层;多个沟槽，间隔形成于所述外延层中；所述金属接触层设于外延层的上表面;所述金属接触层两端各设有一个欧姆接触金属，肖特基接触金属设置于金属接触层的中心部位，欧姆接触金属与肖特基接触金属之间设置有源层;所述肖特基接触金属上表面设有保护层;所述欧姆接触为高压肖特基二极管的阴极;所述肖特基接触为高压肖特基二极管的阳极。2.如权利要求1所述高压肖特基二极管，其特征在于:所述沟槽的槽壁介质采用的是S1，厚度为I um?3um，深度为2 um?7um，沟槽的间隔宽度为I um?2咖，沟槽的宽度为0.5um，所述沟槽的开口直径小于底部的直径;所述沟槽内填充有P型硅。3.如权利要求1所述高压肖特基二极管，其特征在于:所述肖特基接触金属所采用的是Ni或Ti，肖特基接触金属的厚度为1.3um，肖特基接触金属的厚度大于有源层的厚度。4.如权利要求1所述高压肖特基二极管，其特征在于:所述外延层的厚度约为3um?8um，所述外延层的厚度大于衬底的厚度。5.如权利要求1所述高压肖特基二极管，其特征在于:所述保护层为Au，厚度为I?2um;所述保护层覆盖了整个肖特基接触金属的上表面。6.如权利要求1所述高压肖特基二极管，其特征在于:所述衬底采用的是SiC材料，厚度为300μπι，衬底周围有一层S1薄膜;所述有源层采用的是ZnO。
【专利摘要】本实用新型公开一种高压肖特基二极管，其特征在于：包括衬底、外延层、金属接触层和保护层；所述衬底上表面外延生长有外延层；多个沟槽，间隔形成于所述外延层中；所述金属接触层设于外延层的上表面；所述金属接触层两端各设有一个欧姆接触金属，肖特基接触金属设置于金属接触层的中心部位，欧姆接触金属与肖特基接触金属之间设置有源层；所述肖特基接触金属上表面设有保护层；所述欧姆接触为高压肖特基二极管的阴极；所述肖特基接触为高压肖特基二极管的阳极。本实用新型利用沟槽形成P型阱区，在器件反向偏压时与N型外延层实现双向耗尽，从而能提高外延层浓度，保证器件导通压降要求的同时，提高器件的击穿电压。
【IPC分类】H01L29/47, H01L29/45, H01L29/872
【公开号】CN205211763
【申请号】CN201520977298
【发明人】卢晔
【申请人】成都九十度工业产品设计有限公司
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2015年12月1日