專利名稱：網格保護結構肖特基二極管的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種肖特基二極管結構。用于各種高壓肖特基二極管產品上。屬 微電子器件技術領域。
背景技術：
肖特基二極管，具有低功耗、超高速特點，其正向導通壓降僅0.4V左右，反向恢復 時間極短(可以小到幾納秒)。這些優良特性使其被廣泛地應用在高頻電路、低電壓、高電 流的電源電路以及交流-直流變換系統中。近幾年來，肖特基二極管發展得很快，市場上出現了各種各樣的肖特基二極管。這 些二極管具有各自特點，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到上述特點，開發人員想法設法，其中使用最多的是更改肖特基勢壘 金屬，通過不同勢壘金屬具有不同的特點來設計這些肖特基二極管。正向電壓對于肖特基二極管而言是非常關鍵的參數之一，尤其在大功率肖特基產 品上，因工作電流大，其損耗主要由正向壓降產生。同時由于工作電流大的原因也使得芯片 的面積也相應增加，最終導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廠商面臨的主要 問題。眾所周知，當肖特基勢壘金屬、勢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。同時肖特基 二極管的正向壓降與電流大小成正比關系，當外延層的規格確定時，肖特基二極管電參數 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成本，同時由于面積的增加反向漏電也會增大，這是生產 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 成為了一個具有挑戰性的課題。
發明內容本實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格保護結構肖特基二極管。本實用新型的目的是這樣實現的一種網格保護結構肖特基二極管，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置有P 型摻雜(下面簡稱P+)的保護環，其特征在于在硅片外延層表面還設置有P+網格，P+網格 設置在硅片外延層表面中央，P+環設置在P+網格外圍；在設置有P+網格的硅片外延層表面 設置有肖特基勢壘，在肖特基勢壘表面、P+環、P+網格以及SiO2層表面設置有電極金屬。常規結構的肖特基二極管(外延層為N型)是在肖特基勢壘邊緣形成一個P+保 護環，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壘產生，其大小由肖特基勢壘高度決定。第二部分為附加在硅片上的串聯電阻壓降，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，因此串聯電阻壓降主要產生在外延層上。同時在肖特基勢壘面積確定的 情況下肖特基勢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，因此其沒有普通PN結二極管在大注入下的載流子電導率調制效應，在正向導通時其外 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為正向壓降的主要部分。本實用新型網格保護結構的 肖特基二極管不僅在肖特基勢壘的邊緣做P+環保護，同時也在勢壘區內以一定的間距形成 網格狀的P型區。在本實用新型網格保護結構的肖特基二極管中，網格保護形成的PN結與 肖特基勢壘形成的肖特基結為并聯關系。只要附加在肖特基勢壘上的壓降大于一定值，并 聯的保護環PN結就可以開通，從而就有少子注入到外延層，隨著電壓的增加，注入的少子 數量不斷增大，最終起到調制降低外延層電阻率的作用，進而減小了附加在外延層上的串 聯電阻壓降。這種調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，使得肖特基勢壘的高度也較高，附加在肖特基勢壘上的正向壓 降也越大，注入的少子數量就越多，同時由于厚度較厚，電阻率較高，與以往結構相比產生 的串聯電阻壓降也就越大。本實用新型的有益效果是本實用新型改變了傳統肖特基二極管單P+保護環結構，將P+網格7結構用到肖特 基二極管產品上，在芯片尺寸不變基礎上，使其在正向大電流下發生載流子電導率調制效 應來減小芯片的體電阻，從而減小大電流下的正向壓降，達到改善肖特基二極管正向電壓 目的，同時由于P+網格位于肖特基勢壘區內，實際上減小了肖特基勢壘的面積，因此芯片的 反向漏電可以相應的減小，該結構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為本實用新型網格保護結構肖特基二極管豎向示意圖。圖4為本實用新型網格保護結構肖特基二極管平面示意圖。圖中附圖標記硅片襯底(N+) 1、硅片外延層2(N_)、Si02層3、電極金屬4、肖特基勢壘5、P型摻雜 的保護環(P+) 6、P型摻雜的(P+)網格7、劃片槽8。
具體實施方式
參見圖3 4，圖3為本實用新型網格保護結構肖特基二極管豎向示意圖。圖4為 本實用新型網格保護結構肖特基二極管平面示意圖。由圖3和圖4可以看出，本實用新型 網格保護結構肖特基二極管，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6和P+網格7，P+網格7設置在硅片外延層2 (N_)表面中央，P+環 6設置在P+網格7外圍，再在形成有P+網格7的硅片外延層2 (N_)表面淀積金屬形成肖特 基勢壘5，最后在肖特基勢壘5表面、P+環6、P+網格7以及SiO2層3表面淀積適合封裝形 式的電極金屬4，最終形成一個完整的肖特基二極管芯片。們選用了 一種網格保護結構肖特基二極管與常規肖特基二極管進行了比較，發 現反向漏電改善了 10% 30% ；正向電壓改善了 5% 15%。
權利要求一種網格保護結構肖特基二極管，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)表面設置有P型摻雜的保護環(6)，其特征在于在硅片外延層(2)表面還設置有P型摻雜的網格(7)，P型摻雜的網格(7)設置在硅片外延層(2)表面中央，P型摻雜的保護環(6)設置在P型摻雜的網格(7)外圍；在設置有P型摻雜的網格(7)的硅片外延層(2)表面設置有肖特基勢壘(5)，在肖特基勢壘(5)表面、P型摻雜的保護環(6)、P型摻雜的網格(7)以及SiO2層(3)表面設置有電極金屬(4)。
專利摘要本實用新型涉及一種網格保護結構肖特基二極管，用于各種高壓肖特基二極管產品上。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)表面設置有P型摻雜的保護環(6)，在硅片外延層(2)表面還設置有P型摻雜的網格(7)，P型摻雜的網格(7)設置在硅片外延層(2)表面中央，P型摻雜的保護環(6)設置在P型摻雜的網格(7)外圍；在設置有P型摻雜的網格(7)的硅片外延層(2)表面設置有肖特基勢壘(5)，在肖特基勢壘(5)表面、P型摻雜的保護環(6)、P型摻雜的網格(7)以及SiO2層(3)表面設置有電極金屬(4)。本實用新型能夠在芯片尺寸不變基礎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H01L29/06GK201741702SQ20102025100
公開日2011年2月9日 申請日期2010年7月1日 優先權日2010年7月1日
發明者馮東明, 葉新民, 朱瑞, 王新潮, 陳曉倫 申請人:江陰新順微電子有限公司