本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種結(jié)勢(shì)壘肖特基結(jié)構(gòu)的二極管。

技術(shù)背景

肖特基二極管是將半導(dǎo)體層與金屬層通過(guò)肖特基接合、利用肖特基勢(shì)壘起整流作用的半導(dǎo)體元件。肖特基二極管可以比一般的PN接合二極管更快速地工作，具有順向電壓下降較小的特性，其多用作高頻、低壓、大電流整流二極管、續(xù)流二極管、保護(hù)二極管，也有用在微波通信等電路中作整流二極管、小信號(hào)檢波二極管使用，在通信電源、變頻器等中比較常見(jiàn)。

但是，肖特基二極管反向偏壓較低及反向漏電流偏大。結(jié)勢(shì)壘肖特基(JBS)結(jié)構(gòu)的二極管，是將肖特基和PN結(jié)構(gòu)結(jié)合在一起，第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體與金屬層形成肖特基接觸，同時(shí)第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體與金屬層接觸一側(cè)的表層中形成有多個(gè)有一定間隔的第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體，第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體與第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體形成PN結(jié)，通過(guò)PN勢(shì)壘排除隧穿電流對(duì)最高阻斷電壓的限制，在高速、高耐壓的二極管領(lǐng)域具有很大的優(yōu)勢(shì)。

但是，結(jié)勢(shì)壘肖特基結(jié)構(gòu)的二極管，第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體由于在第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體與金屬層形成的肖特基勢(shì)壘的附近，因此可能受其影響在與金屬層接觸處形成空乏層，減小PN結(jié)對(duì)二極管的耐壓性能的改善作用，尤其是二極管邊緣區(qū)域。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)勢(shì)壘肖特基二極管，提高PN結(jié)對(duì)二極管耐壓性能的改善作用。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種結(jié)勢(shì)壘肖特基二極管，包括：第一導(dǎo)電類型襯底，形成在所述第一導(dǎo)電類型襯底上的第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層，形成在所述第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層上并且與其形成肖特基接觸的陽(yáng)極金屬層，形成在所述陽(yáng)極金屬層的邊緣至外側(cè)的第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層上的絕緣層，形成在所述絕緣層與陽(yáng)極金屬層下方的第二導(dǎo)電類型的終端保護(hù)區(qū)，形成在所述終端保護(hù)區(qū)內(nèi)側(cè)的第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層上表層中的多個(gè)具有一定間隔的第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體區(qū)，所述第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層上表層中形成多個(gè)具有一定間隔的溝槽，所述終端保護(hù)區(qū)與第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體區(qū)形成于所述溝槽下方，所述溝槽側(cè)壁形成有絕緣側(cè)壁，所述溝槽內(nèi)填充導(dǎo)電材料。

優(yōu)選地，所述導(dǎo)電材料為導(dǎo)電多晶硅。

優(yōu)選地，所述終端保護(hù)區(qū)上方的溝槽深度大于第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體區(qū)上方的溝槽深度。

優(yōu)選地，所述終端保護(hù)區(qū)摻雜阱深大于第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體區(qū)摻雜阱深。

優(yōu)選地，所述越靠近終端保護(hù)區(qū)，溝槽間的距離越小。

優(yōu)選地，所述終端保護(hù)區(qū)上方的溝槽槽口外側(cè)的第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層與陽(yáng)極金屬層間形成絕緣介質(zhì)區(qū)。

優(yōu)選地，所述第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體區(qū)上方的溝槽槽口外側(cè)的第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層與陽(yáng)極金屬層間形成絕緣介質(zhì)區(qū)。

優(yōu)選地，所述終端保護(hù)區(qū)包括與溝槽內(nèi)的導(dǎo)電材料接觸的高摻雜區(qū)和包圍高摻雜區(qū)的低摻雜區(qū)。

優(yōu)選地，所述第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體區(qū)包括與溝槽內(nèi)的導(dǎo)電材料接觸的高摻雜區(qū)和包圍高摻雜區(qū)的低摻雜區(qū)。

優(yōu)選地，所述第一導(dǎo)電類型為N型，第二導(dǎo)電類型為P型。

相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明結(jié)勢(shì)壘肖特基二極管所述第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層上表層中形成多個(gè)具有一定間隔的溝槽，所述終端保護(hù)區(qū)與第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體區(qū)形成于所述溝槽下方，所述溝槽側(cè)壁形成有絕緣側(cè)壁，所述溝槽內(nèi)填充導(dǎo)電材料，所述終端保護(hù)區(qū)與第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體區(qū)與第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層形成的PN結(jié)與第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層與陽(yáng)極金屬層形成的肖特基結(jié)不在同一平面內(nèi)，并且通過(guò)所述溝槽的絕緣側(cè)壁絕緣相隔，因此在反向電壓下可有效抑制在空乏層從陽(yáng)極金屬層與第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層形成的肖特基接觸處向終端保護(hù)區(qū)以及第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體區(qū)延伸，提高PN結(jié)對(duì)二極管耐壓性能的改善作用；

此外，本發(fā)明結(jié)勢(shì)壘肖特基二極管所述溝槽內(nèi)填充導(dǎo)電材料，溝槽側(cè)壁形成有絕緣側(cè)壁，導(dǎo)電材料、絕緣側(cè)壁以及第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層形成MOS結(jié)構(gòu)，正向電壓下對(duì)二極管無(wú)影響，反向電壓下，溝槽底部被PN結(jié)耗盡，MOS結(jié)構(gòu)耗盡溝槽側(cè)壁附近的第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層，與終端保護(hù)區(qū)以及第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體區(qū)一起進(jìn)一步增強(qiáng)二極管的反向耐壓能力。

附圖說(shuō)明

圖1為第一實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為第二實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖以及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行介紹，實(shí)施例僅用于對(duì)本發(fā)明進(jìn)行解釋，并不對(duì)本發(fā)明有任何限定作用。

第一實(shí)施例

如圖1所示，一種結(jié)勢(shì)壘肖特基二極管，包括：第一導(dǎo)電類型襯底10，形成在所述第一導(dǎo)電類型襯底上10的第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層20，形成在所述第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層20上并且與其形成肖特基接觸的陽(yáng)極金屬層30，形成在所述陽(yáng)極金屬層30的邊緣至外側(cè)的第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層20上的絕緣層40，形成在所述絕緣層40與陽(yáng)極金屬層30下方的第二導(dǎo)電類型的終端保護(hù)區(qū)50，形成在所述終端保護(hù)區(qū)50內(nèi)側(cè)的第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層20上表層中的多個(gè)具有一定間隔的第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體區(qū)60，所述第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層20上表層中形成多個(gè)具有一定間隔的溝槽70，所述終端保護(hù)區(qū)50與第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體區(qū)60形成于所述溝槽70下方，所述溝槽70側(cè)壁形成有絕緣側(cè)壁71，所述溝槽內(nèi)填充導(dǎo)電材料72。

本實(shí)施例第一導(dǎo)電類型可為N型也可為P型，實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)常使用N型的第一導(dǎo)電類型襯底，下面以下第一導(dǎo)電類型為N型，第二導(dǎo)電類型為P型進(jìn)行介紹。第一導(dǎo)電類型襯底10為高摻雜雜質(zhì)濃度的N+半導(dǎo)體襯底，如碳化硅或硅等，第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層20為低摻雜濃度的N-半導(dǎo)體層，其可為在第一導(dǎo)電類型襯底10上外延生長(zhǎng)的外延層。陽(yáng)極金屬層30與第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層20形成肖特基接觸的的金屬材料。形成在所述陽(yáng)極金屬層30的邊緣至外側(cè)的第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層20上的絕緣層40材料可為氧化硅或氮化硅等，俯視下其圍繞中心區(qū)域形成環(huán)狀，形成在所述絕緣層40與陽(yáng)極金屬層30下方的第二導(dǎo)電類型的終端保護(hù)區(qū)50俯視下也為環(huán)狀，即終端保護(hù)區(qū)50上方的溝槽也為環(huán)狀。形成在所述終端保護(hù)區(qū)50內(nèi)側(cè)的第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層20上表層中的多個(gè)具有一定間隔的第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體區(qū)60，可通過(guò)在第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層20上離子注入摻雜形成，例如在N-半導(dǎo)體層上摻雜硼或鋁等P型雜質(zhì)形成。

本實(shí)施例結(jié)勢(shì)壘肖特基二極管所述終端保護(hù)區(qū)50與第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體區(qū)60與第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層20形成的PN結(jié)與第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層20與陽(yáng)極金屬層30形成的肖特基結(jié)不在同一平面內(nèi)，并且通過(guò)所述溝槽70的絕緣側(cè)壁71絕緣相隔，因此在反向電壓下可有效抑制在空乏層從陽(yáng)極金屬層30與第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層20形成的肖特基接觸處向終端保護(hù)區(qū)50以及第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體區(qū)60延伸，提高PN結(jié)對(duì)二極管耐壓性能的改善作用；

此外，本實(shí)施例所述溝槽70內(nèi)填充導(dǎo)電材料72，溝槽70側(cè)壁形成有絕緣側(cè)壁71，導(dǎo)電材料72、絕緣側(cè)壁71以及第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層20形成MOS結(jié)構(gòu)，正向電壓下對(duì)二極管無(wú)影響，反向電壓下，溝槽底部被第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體區(qū)60與第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層20之間形成的PN結(jié)耗盡，MOS結(jié)構(gòu)耗盡溝槽70側(cè)壁附近的第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層20，與終端保護(hù)區(qū)50以及第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體區(qū)60一起進(jìn)一步增強(qiáng)二極管的反向耐壓能力。所述導(dǎo)電材料72可為導(dǎo)電多晶硅，多晶硅具有良好的縫隙填充能力，增強(qiáng)二極管的穩(wěn)定性能。

由于肖特基接觸引起的空乏層在第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體區(qū)60內(nèi)的延伸而導(dǎo)致的PN結(jié)對(duì)二極管的耐壓性能的改善作用減弱在邊緣區(qū)域尤其明顯，所以，本實(shí)施例所述終端保護(hù)區(qū)50上方的溝槽70深度優(yōu)選大于第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體區(qū)60上方的溝槽70深度，從而有效抑制邊緣區(qū)域空乏層的延伸，增強(qiáng)二極管反向耐壓性能。

由于邊緣區(qū)域反向耐壓弱，所述終端保護(hù)區(qū)50摻雜阱深大于第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體區(qū)60摻雜阱深，所述越靠近終端保護(hù)區(qū)50，溝槽70間的距離越小，更加均勻有效地增加各區(qū)域耐壓能力。

此外，本實(shí)施例所述終端保護(hù)區(qū)50還可以包括與溝槽70內(nèi)的導(dǎo)電材料72接觸的高摻雜區(qū)51和包圍高摻雜區(qū)51的低摻雜區(qū)52，所述第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體區(qū)60包括與溝槽70內(nèi)的導(dǎo)電材料接72觸的高摻雜區(qū)61和包圍高摻雜區(qū)61的低摻雜區(qū)62，進(jìn)而減小接觸電阻，所述終端保護(hù)區(qū)50的低摻雜區(qū)51摻雜濃度低于第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體區(qū)60的低摻雜區(qū)61摻雜濃度，更好地增加邊緣抗壓性能。

第二實(shí)施例

本實(shí)施例相對(duì)于第一實(shí)施例，所述終端保護(hù)區(qū)50上方的溝槽70槽口外側(cè)的第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層20與陽(yáng)極金屬層30間以及第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體區(qū)60上方的溝槽70槽口外側(cè)的第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層20與陽(yáng)極金屬層間30形成絕緣介質(zhì)區(qū)80，防止溝槽70槽口處的第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層20與陽(yáng)極金屬層30接觸引起尖端放電而增加漏電流。