[发明专利]一种沟槽结构肖特基器件

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种电子元器件，具体地说是一种含沟槽结构肖特基器件。

背景技术

肖特基势垒二极管(Schottky Barrier diodes)是利用金属与半导体之间的接触势垒进行工作的器件，适合在低压、大电流输出场合用作高频整流，检波和混频，在高速逻辑电路中用作箝位。对于肖特基器件，我们需要小开启电压、大导通电流、低反向漏电、高击穿电压。硅材料以其优良的物理特性、成熟的平面工艺以及低廉的成本成为目前最重要的半导体材料。但传统工艺制作的Si基SBD的耐压值都普遍不高，在40V左右，反向漏电流较大。而如果需要降低反向漏电流、提高反向击穿电压则需要提高肖特基接触的势垒高度，这样又会提高肖特基接触的正向压降，增大肖特基势垒二极管的漂移区电阻，降低正向导通电流。由于这个原因，普通肖特基二极管很难满足某些极端领域的具体要求，这大大限制了其在现代功率系统中的应用。

结势垒肖特基二极管(Juction barrier Schottky，JBS)是在普通肖特基二极管的漂移区集成了多个梳状的PN结栅的一种器件。图2给出了普通结势垒肖特基二极管器件的结构。梳状结栅设计使PN结的耗尽区在正向和零偏时不能连通，器件在正向偏压工作时，肖特基势垒下有多个导电沟道有电流流过，器件导通。器件工作在反向偏压时，PN结和肖特基势垒都变为反偏，PN结形成的耗尽区向沟道区扩展，肖特基势垒下的耗尽层就会交叠。当耗尽层穿通以后，就会在沟道区形成一个势垒，这个势垒使肖特基接触不受反向偏压的影响，大大减小了反向漏电流。穿通条件一旦建立，除了由于空间电荷区产生而引起的微增加外，漏电流基本保持常数。但是器件的正向特性并没有很好的提高，反而由于P型掺杂区得存在会减小器件导通时的电流密度，使正向导通电流有所下降。这也正是普通JBS二极管存在不足需要改进的地方。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可在不牺牲器件反向特性的情况下，提高肖特基器件的正向导通电流的沟槽结构肖特基器件。

本发明的目的是这样实现的：

包括阳极电极1、二氧化硅层2、P+保护环3、肖特基接触4、P型掺杂区域5、N型漂移区6、N+衬底区7、阴极电极8，在N型漂移区6内刻蚀有沟槽结构，在沟槽中先形成P型掺杂区域5，然后进行肖特基金属溅射形成沟槽内的肖特基接触部分。

沟槽内P型掺杂区域5与沟槽内肖特基金属区域的比例控制以及沟槽深度和宽度可根据实际正向导通特性以及反向击穿特性的要求而确定。

本发明在普通SBD结构中的漂移区中刻蚀沟槽先形成P型掺杂区，而后溅射肖特基金属与N型漂移区形成肖特基接触。在不牺牲器件反向特性的情况下，提高肖特基器件的正向导通电流。本发明实施工艺与结势垒控制肖特基二极管JBS工艺兼容，容易实现，且更能满足现代功率电子系统的要求。

本发明所述的沟槽结构结构肖特基器件，可根据器件的正向导通特性、反向击穿特性、反向恢复特性来优化设计沟槽内肖特基金属4和P+区域5、二氧化硅层2、N型漂移区6的结构参数(如二维尺寸、掺杂浓度等)。利用调整外延层的掺杂浓度和厚度可以合理设计实现实际需要的反向击穿电压，并利用终端结构改善反向击穿特性。利用调整沟槽内肖特基金属和P+区域的比例可以得到不同正向导通电流的提高幅度，通过调整沟槽宽度、深度以及沟槽之间的间距可以调整反向特性。最后根据实际需要确定器件具体结构尺寸。

附图说明

图1是本发明的沟槽结构肖特基器件结构示意图；

图2是普通结势垒肖特基二极管器件的结构示意图；

图3是本发明的沟槽结构肖特基器件与普通结势垒肖特基二极管反向特性的比较；

图4是本发明的沟槽结构肖特基器件与普通结势垒肖特基二极管正向特性的比较。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

参照图1，本发明的沟槽结构肖特基器件。包括阳极电极1、二氧化硅层2、P+保护环3、肖特基接触4、P型掺杂区域5、N型漂移区6、N+衬底区7、阴极电极8。根据器件具体导通特性、击穿特性的要求，确定图1中漂移区6的掺杂浓度及二维尺寸，二氧化硅层2的二维尺寸。根据正向导通电流提高的需求调整沟槽内肖特基金属与P型掺杂区域的比例以及沟槽间距、深度。