本實用新型半導體技術領域，尤其涉及一種耐高壓應用的臺面二極管。

背景技術：

功率半導體器件和大規(guī)模集成電路是半導體芯片相互不可替代的兩個重要分支。通常功率半導體器件分為功率開關器件（如MOSFET/BJT/IGBT）以及功率整流器件（如Schottky/FRD）等，它們是電源管理系統(tǒng)的基礎構件。而所有的電子信息系統(tǒng)，均少不了電源管理系統(tǒng)。在高電壓整流應用中，臺面結構的PN結二極管仍然在廣泛采用。通過化學腐蝕的方式腐蝕出溝槽臺面，然后在臺面上填充特殊的鈍化玻璃介質(zhì)，對裸露于溝槽臺面上的PN結進行保護。然而，對于以化學腐蝕方式獲得的溝槽臺面，要很好地控制PN結的臺面斜角等溝槽形貌的一致性比較困難，電場強度在溝槽臺面與PN結交界的表面處比較集中，這將會影響PN結的擊穿電壓，特別是高壓應用時，影響更顯嚴重。

為減小所述臺面PN結表面電場集中效應以獲得高性能的擊穿電壓特性，可采取減小形成PN結的半導體材料的摻雜濃度。可隨之而來的副效應是：半導體的摻雜越低，在半導體位于溝槽臺面表面附近形成導電類型相反的反型層的概率加大，即：容易形成“反型導電溝道”，將導致PN結漏電流顯著增加，在高溫下，PN結器件的可靠性將嚴重退化。玻璃鈍化材料與半導體之間表面處的界面電荷誘發(fā)了所述溝道的形成。如果界面電荷為負，將有可能在形成PN結的N型半導體一側形成p型溝道；如果界面電荷為正，將有可能在形成PN結的P型半導體一側形成n型溝道。界面電荷的極性，依賴于溝槽內(nèi)所填充的玻璃介質(zhì)的特性和制造工藝條件。對于反向擊穿電壓大于1000V的應用，形成PN結的N型半導體和P型半導體的摻雜濃度均較低，所述溝道形成的概率就越大。

工業(yè)界在制作溝槽時，通常采用HNO₃-HF-HAC系化學腐蝕的方法進行溝槽腐蝕，該方法簡便，處理批量大，成本低。但是在實際的工藝過程中，在圖1中標號A所示部位（即溝槽與上表面交界的部位）形狀比較尖銳，玻璃熔融狀態(tài)下，在該尖銳部分的粘附性變差，導致此處的玻璃比較薄，甚至不能完全覆蓋溝槽，PN結裸露在外。在后續(xù)工藝過程中，如化學鍍Ni，以及封裝過程中，H2O汽、金屬離子沾污等從此部位引入堿金屬如Na+沾污，進入鈍化玻璃介質(zhì)與溝槽臺面界面之間，進而惡化二極管的特性。特別是高壓應用時，影響更嚴重。

技術實現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，本實用新型通過提出一種臺面二極管的雙溝槽結構和反型溝道阻斷部設計，來提高半導體PN結臺面二極管的特性和可靠性，特別是在高電壓應用場合。

一種臺面二極管，包括具有主溝槽的臺面結構、覆蓋在所述主溝槽的表面的鈍化層，所述臺面結構的PN結至少部分裸露于所述主溝槽的表面；其特征在于：所述臺面結構還包括副溝槽，所述副溝槽設于所述主溝槽和所述電極之間，所述鈍化層由所述主溝槽的表面延伸至所述副溝槽的表面并且覆蓋所述副溝槽的表面。

作為優(yōu)選，所述副溝槽的深度小于所述主溝槽的深度。

作為優(yōu)選，所述副溝槽和所述主溝槽之間設有反型溝道阻斷部。

作為優(yōu)選，所述臺面結構包括用于形成所述PN結的N區(qū)和P區(qū)，所述電極包括由所述P區(qū)引出的陽極和由所述N區(qū)引出的陰極；所述主溝槽和所述副溝槽形成于所述P區(qū)，所述副溝槽與所述PN結之間設有隔離部。

作為優(yōu)選，所述P區(qū)包括與N區(qū)接觸的P-區(qū)和設于所述P-區(qū)頂部的P+區(qū)；所述主溝槽和所述副溝槽之間的P+區(qū)形成所述反型溝道阻斷部。

作為優(yōu)選，所述副溝槽的深度小于P+區(qū)的厚度。

作為優(yōu)選，所述N區(qū)包括與所述P區(qū)接觸的N-區(qū)，所述N-區(qū)的底部設有N+區(qū)，所述陰極由所述N+區(qū)引出。

作為優(yōu)選，所述鈍化層為玻璃鈍化層。

本實用新型通過采用雙溝槽結構和反型溝道阻斷部設計，提高了臺面二極管的特性和可靠性，特別是在高壓應用場合下。由于采用了雙溝槽結構，對溝槽的形貌的技術要求可以進一步放寬，便于大規(guī)模制造。

附圖說明

圖1現(xiàn)有技術單溝槽臺面二極管結構剖面圖。

圖2本實用新型的臺面二極管結構剖面圖。

圖3本實用新型的臺面二極管工作原理示意圖。

具體實施方式

下面將結合附圖對本實用新型的實施方式進行詳細描述。

本實用新型的臺面二極管結構，包括具有主溝槽8的臺面結構，其剖面結構如圖2所示。

N型襯底硅片，其襯底電阻率在30-40Ω?cm范圍，厚度約280μm。在高溫下，N型襯底硅片的上表面由鋁和硼雜質(zhì)同時高溫擴散形成P+區(qū)(硼的表面濃度約為10²⁰原子/cm³數(shù)量級)和P-區(qū)， P+和P-區(qū)的厚度之和大約為95μm。N型襯底硅片的下表面進行N型雜質(zhì)磷擴散形成厚度約55-60μm的N+區(qū)(磷的表面濃度10²⁰原子/cm³數(shù)量級)，中間的N-區(qū)厚度約110μm。

通過眾所周知的光刻、化學腐蝕等技術，刻蝕出主溝槽8。 PN結在主溝槽8表面上將被暴露在外。為了保護PN結，工業(yè)界采用很多方法，如刀刮法、電泳法、光阻玻璃法等技術，在主溝槽8表面上涂覆保護玻璃作為鈍化層1，將PN結與外界進行隔離保護。然后通常通過化學鍍的方法，鍍上金屬Ni、 Au等，形成二極管的陽極2和陰極3。芯片制成后，再經(jīng)過封裝形成成品二極管整流器件。

本實用新型除了被鈍化層1覆蓋保護的主溝槽外8，引入了一個副溝槽4作為補充。鈍化層1由主溝槽8的表面延伸至副溝槽4的表面，并將副溝槽4的表面覆蓋。覆蓋副溝槽4和主溝槽8的鈍化層1連結在一起。副溝槽4的深度小于主溝槽8的深度，并且副溝槽4和主溝槽8之間具有一定的間隔，使得在主溝槽8和副溝槽4之間具有一個P+型的區(qū)域，該區(qū)域形成了反型溝道阻斷部5，與PN結保持一定的距離。

假如半導體的摻雜濃度為10¹⁸,10¹⁷,10¹⁶原子/cm³量級，如果表面電荷分布在10¹²,10¹¹,10¹⁰電荷/cm²量級，即有可能產(chǎn)生反型溝道。如果表面電荷是正電荷(如Na+沾污)，則在P型區(qū)域產(chǎn)生反型溝道。如果表面電荷是負電荷，則在N型區(qū)域產(chǎn)生反型溝道。盡管理論上良好的工藝控制可以控制表面電荷的密度，但是表面電荷密度極易受到生產(chǎn)過程中各種沾污的影響。

如圖3，在主溝槽8內(nèi)，半導體與鈍化玻璃的界面存在正電荷7，當正電荷7的密度達到一定值后，在P-區(qū)與鈍化層1的界面附近將產(chǎn)生n型溝道。當PN結反向偏置時，n型溝道從PN結空間勢壘區(qū)6一直延伸到位于P-區(qū)的主溝槽8表面。而P+區(qū)的摻雜濃度高，即使玻璃鈍化層中有正電荷，也不容易導致P+區(qū)形成n-type 反型溝道。副溝槽4將n型溝道與電極2隔離開，使得n型溝道的終止于反型溝道阻斷部5。反向漏電流將減小，高溫特性將會被改善。

除此之外，由于反型溝道阻斷部5的形貌比較平緩，可以改善鈍化層1的玻璃與半導體硅表面的粘附，對主溝槽8表面(PN結界面)進行更致密的保護。實際工藝中，圖1中標號A所示區(qū)域，玻璃鈍化層的粘附容易出問題。而在圖2所示的雙溝槽結構中，鈍化層1的玻璃通過副溝槽4的過渡再進入主溝槽的PN結，易于形成致密的玻璃鈍化層。而此時副溝槽4內(nèi)，靠近電極2的交界部位的形貌變得不那么重要。從這個意義上將，本實用新型的雙溝槽結構，放松了對溝槽形貌的要求，更有利于生產(chǎn)制造。