專(zhuān)利名稱(chēng)：網(wǎng)格保護(hù)結(jié)構(gòu)肖特基二極管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種肖特基二極管結(jié)構(gòu)。用于各種高壓肖特基二極管產(chǎn)品上。屬 微電子器件技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
肖特基二極管，具有低功耗、超高速特點(diǎn)，其正向?qū)▔航祪H0.4V左右，反向恢復(fù) 時(shí)間極短(可以小到幾納秒)。這些優(yōu)良特性使其被廣泛地應(yīng)用在高頻電路、低電壓、高電 流的電源電路以及交流-直流變換系統(tǒng)中。近幾年來(lái)，肖特基二極管發(fā)展得很快，市場(chǎng)上出現(xiàn)了各種各樣的肖特基二極管。這 些二極管具有各自特點(diǎn)，有的是低正向電壓，有的是高擊穿電壓，有的是低反向漏電等。為 了使肖特基二極管達(dá)到上述特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)人員想法設(shè)法，其中使用最多的是更改肖特基勢(shì)壘 金屬，通過(guò)不同勢(shì)壘金屬具有不同的特點(diǎn)來(lái)設(shè)計(jì)這些肖特基二極管。正向電壓對(duì)于肖特基二極管而言是非常關(guān)鍵的參數(shù)之一，尤其在大功率肖特基產(chǎn) 品上，因工作電流大，其損耗主要由正向壓降產(chǎn)生。同時(shí)由于工作電流大的原因也使得芯片 的面積也相應(yīng)增加，最終導(dǎo)致了芯片的反向漏電也隨著芯片面積的增大而增大，使得工作 時(shí)的反向損耗也不斷增大，使得電路的性能下降。因此降低肖特基二極管的正向壓降及反 向漏電是減小損耗、提高性能的主要途徑，這也是眾多肖特基二極管生產(chǎn)廠商面臨的主要 問(wèn)題。眾所周知，當(dāng)肖特基勢(shì)壘金屬、勢(shì)壘工藝以及芯片尺寸確定以后，肖特基二極管擊穿 電壓隨著外延層電阻率增加逐漸增大，反向漏電逐漸減小，正向壓降逐漸增大。同時(shí)肖特基 二極管的正向壓降與電流大小成正比關(guān)系，當(dāng)外延層的規(guī)格確定時(shí)，肖特基二極管電參數(shù) 基本就確定了。若要改善肖特基二極管正向壓降，通常采用的方法是增大芯片面積，但增大 芯片面積也就增加了芯片的生產(chǎn)成本，同時(shí)由于面積的增加反向漏電也會(huì)增大，這是生產(chǎn) 廠商不愿意看到的。故如何在芯片尺寸不變的情況下改善肖特基正向電壓、減小反向漏電 成為了一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的課題。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服上述不足，提供一種能夠在芯片尺寸不變基礎(chǔ)上有效 減小大電流下肖特基二極管正向電壓及反向漏電的網(wǎng)格保護(hù)結(jié)構(gòu)肖特基二極管。本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種網(wǎng)格保護(hù)結(jié)構(gòu)肖特基二極管，包括硅片襯 底、硅片襯底表面的硅片外延層以及硅片外延層表面的3102層，在硅片外延層表面設(shè)置有P 型摻雜(下面簡(jiǎn)稱(chēng)P+)的保護(hù)環(huán)，其特征在于在硅片外延層表面還設(shè)置有P+網(wǎng)格，P+網(wǎng)格 設(shè)置在硅片外延層表面中央，P+環(huán)設(shè)置在P+網(wǎng)格外圍；在設(shè)置有P+網(wǎng)格的硅片外延層表面 設(shè)置有肖特基勢(shì)壘，在肖特基勢(shì)壘表面、P+環(huán)、P+網(wǎng)格以及SiO2層表面設(shè)置有電極金屬。常規(guī)結(jié)構(gòu)的肖特基二極管(外延層為N型)是在肖特基勢(shì)壘邊緣形成一個(gè)P+保 護(hù)環(huán)，目的是提高肖特基二極管的擊穿電壓(如圖1和圖2)。其正向壓降由兩部分組成， 第一部分為肖特基勢(shì)壘產(chǎn)生，其大小由肖特基勢(shì)壘高度決定。第二部分為附加在硅片上的串聯(lián)電阻壓降，其大小由硅片體電阻大小決定，由于硅片襯底的電阻率通常很低，而外延層 電阻率通常較高，因此串聯(lián)電阻壓降主要產(chǎn)生在外延層上。同時(shí)在肖特基勢(shì)壘面積確定的 情況下肖特基勢(shì)壘高度也決定了其反向漏電的大小。我們知道肖特基二極管為單極多子器 件，因此其沒(méi)有普通PN結(jié)二極管在大注入下的載流子電導(dǎo)率調(diào)制效應(yīng)，在正向?qū)〞r(shí)其外 延層上體電阻隨正向電流的增大基本不變，附加在外延層上的串聯(lián)電阻壓降隨著電流的不 斷增大而增大，并且在較大電流下變?yōu)檎驂航档闹饕糠帧１緦?shí)用新型網(wǎng)格保護(hù)結(jié)構(gòu)的 肖特基二極管不僅在肖特基勢(shì)壘的邊緣做P+環(huán)保護(hù)，同時(shí)也在勢(shì)壘區(qū)內(nèi)以一定的間距形成 網(wǎng)格狀的P型區(qū)。在本實(shí)用新型網(wǎng)格保護(hù)結(jié)構(gòu)的肖特基二極管中，網(wǎng)格保護(hù)形成的PN結(jié)與 肖特基勢(shì)壘形成的肖特基結(jié)為并聯(lián)關(guān)系。只要附加在肖特基勢(shì)壘上的壓降大于一定值，并 聯(lián)的保護(hù)環(huán)PN結(jié)就可以開(kāi)通，從而就有少子注入到外延層，隨著電壓的增加，注入的少子 數(shù)量不斷增大，最終起到調(diào)制降低外延層電阻率的作用，進(jìn)而減小了附加在外延層上的串 聯(lián)電阻壓降。這種調(diào)制作用在外延層電阻率較高，厚度較厚的高反壓肖特基二極管上更為 明顯，因其外延電阻率較高，使得肖特基勢(shì)壘的高度也較高，附加在肖特基勢(shì)壘上的正向壓 降也越大，注入的少子數(shù)量就越多，同時(shí)由于厚度較厚，電阻率較高，與以往結(jié)構(gòu)相比產(chǎn)生 的串聯(lián)電阻壓降也就越大。本實(shí)用新型的有益效果是本實(shí)用新型改變了傳統(tǒng)肖特基二極管單P+保護(hù)環(huán)結(jié)構(gòu)，將P+網(wǎng)格7結(jié)構(gòu)用到肖特 基二極管產(chǎn)品上，在芯片尺寸不變基礎(chǔ)上，使其在正向大電流下發(fā)生載流子電導(dǎo)率調(diào)制效 應(yīng)來(lái)減小芯片的體電阻，從而減小大電流下的正向壓降，達(dá)到改善肖特基二極管正向電壓 目的，同時(shí)由于P+網(wǎng)格位于肖特基勢(shì)壘區(qū)內(nèi)，實(shí)際上減小了肖特基勢(shì)壘的面積，因此芯片的 反向漏電可以相應(yīng)的減小，該結(jié)構(gòu)可用于各種高壓肖特基二極管芯片制造。

圖1為以往肖特基二極管豎向示意圖。圖2為以往肖特基二極管平面示意圖。圖3為本實(shí)用新型網(wǎng)格保護(hù)結(jié)構(gòu)肖特基二極管豎向示意圖。圖4為本實(shí)用新型網(wǎng)格保護(hù)結(jié)構(gòu)肖特基二極管平面示意圖。圖中附圖標(biāo)記硅片襯底(N+) 1、硅片外延層2(N_)、Si02層3、電極金屬4、肖特基勢(shì)壘5、P型摻雜 的保護(hù)環(huán)(P+) 6、P型摻雜的(P+)網(wǎng)格7、劃片槽8。
具體實(shí)施方式
參見(jiàn)圖3 4，圖3為本實(shí)用新型網(wǎng)格保護(hù)結(jié)構(gòu)肖特基二極管豎向示意圖。圖4為 本實(shí)用新型網(wǎng)格保護(hù)結(jié)構(gòu)肖特基二極管平面示意圖。由圖3和圖4可以看出，本實(shí)用新型 網(wǎng)格保護(hù)結(jié)構(gòu)肖特基二極管，包括硅片襯底(N+) 1、硅片外延層2 (N_)和5102層3，在硅片外 延層2 (N_)表面形成P+環(huán)6和P+網(wǎng)格7，P+網(wǎng)格7設(shè)置在硅片外延層2 (N_)表面中央，P+環(huán) 6設(shè)置在P+網(wǎng)格7外圍，再在形成有P+網(wǎng)格7的硅片外延層2 (N_)表面淀積金屬形成肖特 基勢(shì)壘5，最后在肖特基勢(shì)壘5表面、P+環(huán)6、P+網(wǎng)格7以及SiO2層3表面淀積適合封裝形 式的電極金屬4，最終形成一個(gè)完整的肖特基二極管芯片。們選用了 一種網(wǎng)格保護(hù)結(jié)構(gòu)肖特基二極管與常規(guī)肖特基二極管進(jìn)行了比較，發(fā) 現(xiàn)反向漏電改善了 10% 30% ；正向電壓改善了 5% 15%。
權(quán)利要求一種網(wǎng)格保護(hù)結(jié)構(gòu)肖特基二極管，包括硅片襯底(1)、硅片襯底(1)表面的硅片外延層(2)以及硅片外延層(2)表面的SiO2層(3)，在硅片外延層(2)表面設(shè)置有P型摻雜的保護(hù)環(huán)(6)，其特征在于在硅片外延層(2)表面還設(shè)置有P型摻雜的網(wǎng)格(7)，P型摻雜的網(wǎng)格(7)設(shè)置在硅片外延層(2)表面中央，P型摻雜的保護(hù)環(huán)(6)設(shè)置在P型摻雜的網(wǎng)格(7)外圍；在設(shè)置有P型摻雜的網(wǎng)格(7)的硅片外延層(2)表面設(shè)置有肖特基勢(shì)壘(5)，在肖特基勢(shì)壘(5)表面、P型摻雜的保護(hù)環(huán)(6)、P型摻雜的網(wǎng)格(7)以及SiO2層(3)表面設(shè)置有電極金屬(4)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種網(wǎng)格保護(hù)結(jié)構(gòu)肖特基二極管，用于各種高壓肖特基二極管產(chǎn)品上。它包括硅片襯底(1)、硅片襯底(1)表面的硅片外延層(2)以及硅片外延層(2)表面的SiO2層(3)，在硅片外延層(2)表面設(shè)置有P型摻雜的保護(hù)環(huán)(6)，在硅片外延層(2)表面還設(shè)置有P型摻雜的網(wǎng)格(7)，P型摻雜的網(wǎng)格(7)設(shè)置在硅片外延層(2)表面中央，P型摻雜的保護(hù)環(huán)(6)設(shè)置在P型摻雜的網(wǎng)格(7)外圍；在設(shè)置有P型摻雜的網(wǎng)格(7)的硅片外延層(2)表面設(shè)置有肖特基勢(shì)壘(5)，在肖特基勢(shì)壘(5)表面、P型摻雜的保護(hù)環(huán)(6)、P型摻雜的網(wǎng)格(7)以及SiO2層(3)表面設(shè)置有電極金屬(4)。本實(shí)用新型能夠在芯片尺寸不變基礎(chǔ)上有效減小大電流下肖特基二極管正向電壓及反向漏電。
文檔編號(hào)H01L29/06GK201741702SQ20102025100
公開(kāi)日2011年2月9日 申請(qǐng)日期2010年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月1日
發(fā)明者馮東明, 葉新民, 朱瑞, 王新潮, 陳曉倫 申請(qǐng)人:江陰新順微電子有限公司