专利名称：消除功率肖特基二极管电子沟道漏电流的方法
技术领域：
本发明涉及一种消除功率肖特基二极管电子沟道漏电流的方法，具体为一种消除
功率肖特基二极管由于电子束蒸发正面金属薄膜导致电子沟道漏电流的方法。
背景技术：
肖特基二极管与PN结二极管相比，肖特基二极管具有正向电压更低和工作频率 更高的优点。据统计，功率肖特基二极管的销售额占所有整流二极管总销售额的20%左右， 并有继续升高的趋势。功率肖特基二极管在高频开关电源、等离子体和液晶电视、计算机电 源、汽车电子设备以及高压消费类电子设备等方面具有广阔的应用市场。 功率肖特基二极管一般包括正面金属层/势垒金属层/保护环/以及背面金属 层，其典型的结构如图l所示。势垒金属M和外延片的电阻率/厚度以及保护环几乎决定 了功率肖特基二极管的性能如反向偏压/反响电流和正向电压。正面金属层和背面金属 层是为了引出电极和封装之用，它们的材料种类由具体的封装技术决定。对于某些封装技 术，要求功率肖特基二极管的正面金属依次为Ti/Ni/Ag(Ti为黏附层，Ni为过渡层，Ag为 顶层)。为了降低制造成本，这些金属通常采用电子束蒸发法沉积。用电子束蒸发Ti/Ni/ Ag的过程中，会产生X射线辐射，当辐射剂量比较大时，会对芯片上的二氧化硅层产生辐射 损伤，从而在二氧化硅层中引入正电荷，这些正电荷会在肖特基二极管的保护环及其周围 感应出负电荷，形成电子沟道P。如图l所示。该沟道的存在会使肖特基二极管在额定电压 下的反向漏电流显著增大，即产生了电子沟道漏电流，从而使肖特基二极管完全失效。实 践表明大约会有5-10%的芯片会由于蒸发正面金属导致的电子沟道而失效。因此，如何 消除电子沟道漏电流成了提高正面金属为Ti/Ni/Ag的肖特基二极管芯片成品率的关键所 在。目前，关于消除电子沟道漏电流的方法还没有见诸报道。
发明内容
本发明提供了一种消除正面金属为Ti/Ni/Ag的功率肖特基二极管由于电子束蒸 发导致的电子沟道漏电流的方法。 —种消除功率肖特基二极管电子沟道漏电流的方法，包括将含有由电子束蒸发 正面金属层导致的电子沟道的功率二极管芯片在300-40(TC退火，退火时间为30-60分钟。
退火的气氛可以为如下任一种(1)气压小于5X 10—3Pa的真空；(2)氩气氛，工作 气压不超过1标准大气压；(3)氢气氛，工作气压不超过10000Pa。 经过上述热处理后，肖特基二极管的Si(^层中有电子束蒸发导致的正电荷被消 除，因而肖特基二极管的保护环中的电子沟道随之消失。这样，电子沟道漏电流被消除，因 而肖特基二极管可以表现出正常的反向特性(在某一反向电压时电流急剧上升，俗称"硬 击穿")。 本发明方法简单、易操作，可以有效消除正面金属为Ti/Ni/Ag的功率肖特基二极 管由于电子束蒸发导致的电子沟道漏电流，提高正面金属为Ti/Ni/Ag的肖特基二极管芯片成品率。
图1为功率肖特基二极管及电子沟道形成的示意图； 图2为对照例的功率肖特基二极管芯片存在由电子束蒸发正面金属层导致的电
子沟道时的反向电流-电压特性曲线(摄自示波器屏幕)； 图中横坐标为反向电压，单位为V;纵坐标为反向电流，单位为iiA。 图3为实施例1的肖特基二极管芯片经过适当热处理后的反向电流-电压特性曲
线(摄自示波器屏幕)； 图中横坐标为反向电压，单位为V;纵坐标为反向电流，单位为iiA。
具体实施方式
对照例 某一规格的功率肖特基二极管芯片，其正面金属为Ti/Ni/Ag。其额定反向电压为 40V，在该电压下漏电流不能超过50 ii A。但是，若在电子束蒸发Ti/Ni/Ag的过程中，产生严 重的X射线辐射，则会形成电子沟道。测试表明在4V左右的反向偏压下，就产生了 500yA 的电子沟道漏电流，如图2所示。从图中可以看到，肖特基二极管没有呈现正常的反向特 性。若不经过特殊处理，这样的肖特基二极管芯片只能做为废品。
实施例1 将对照例存在电子沟道的肖特基二极管芯片放入石英管式真空退火炉中，先将真 空抽至4X 10—卞a，然后将炉子温度升高到300-40(TC间的任一温度，退火30-60分钟后，切 断炉子电源自然冷却至室温。在上述退火过程中，一直保持4X10—卞a真空度。
实施例2 将对照例存在电子沟道的肖特基二极管芯片放入石英管式真空退火炉中，先将真 空抽至4X10—卞a，然后充入氩气，工作气压可在100Pa到1标准大气压之间。将炉子温度 升高到300-40(TC间的任一温度，退火30-60分钟后，切断炉子电源自然冷却至室温。
实施例3 将对照例存在电子沟道的肖特基二极管芯片放入石英管式真空退火炉中，先将真 空抽至4X10—卞a，然后充入氩气，工作气压可在100Pa到10000Pa之间。将炉子温度升高 到300-40(TC间的任一温度，退火30-60分钟后，切断炉子电源自然冷却至室温。
图3为实施例1的肖特基二极管芯片经过适当热处理后的反向电流-电压特性曲 线，实施例2和3的肖特基二极管芯片经过适当热处理后的反向电流-电压特性曲线与此 类似。通过实施例l-3三种方法的热处理，都可以显著消除沟道漏电流，使得上述有问题的 肖特基二极管芯片在反向偏压为40V时的漏电流不超过20ii A，并表现出"硬击穿"特性。 需要说明的是，不超过20iiA的漏电流是肖特基二极管芯片正常的反向电流。上述结果表 明经过热处理后，有问题的肖特基二极管芯片转化为合格的芯片。
权利要求
一种消除功率肖特基二极管电子沟道漏电流的方法，包括将含有由电子束蒸发正面金属层导致的电子沟道的功率肖特基二极管芯片在300-400℃退火，退火时间为30-60分钟。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于退火的气氛为如下任一种(1)气压小于5 X 10—3Pa的真空；(2)氩气氛，工作气压不超过1标准大气压；(3)氢气氛，工作气压不超过 10000Pa。
全文摘要
本发明公开了一种消除功率肖特基二极管电子沟道漏电流的方法，包括将含有由电子束蒸发正面金属层导致的电子沟道的功率二极管芯片在300-400℃退火，退火时间为30-60分钟。退火的气氛可以为如下任一种(1)气压小于5×10-3Pa的真空；(2)氩气氛，工作气压不超过1标准大气压；(3)氢气氛，工作气压不超过10000Pa。本发明方法简单、易操作，可以有效消除正面金属为Ti/Ni/Ag的功率肖特基二极管由于电子束蒸发导致的电子沟道漏电流，提高正面金属为Ti/Ni/Ag的肖特基二极管芯片成品率。
文档编号H01L21/02GK101719470SQ20091015379
公开日2010年6月2日 申请日期2009年11月9日 优先权日2009年11月9日
发明者周诗雨, 朱春生, 朱江, 李宇景, 陈珊珊, 马向阳, 黄力平 申请人:浙江大学;杭州立昂电子有限公司