[发明专利]具有相反极性肖特基二极管场保护环的肖特基二极管

说明书

技术领域

本发明涉及电子半导体装置。特定来说，本发明涉及在半导体衬底上制造的肖特基势垒二极管。

背景技术

肖特基二极管是可在高频、快速切换或其它电子电路中使用的电子组件，例如作为RF混频器或检测器二极管、电力整流器或箝位二极管。肖特基二极管可利用在金属-半导体界面处的整流势垒(即，半导体的多数载流子谱带边缘的能量位置和越过金属-半导体界面的金属费米能级的失配)来用于其操作。肖特基二极管中的传导是通过多数载流子的热离子发射经过势垒来控制。肖特基二极管因此可为多数载流子装置，其具有不受少数载流子效应限制的切换速度。

肖特基二极管可制造为离散组件或并入到集成半导体电路中。典型的肖特基二极管结构可包含金属或金属硅化物导电层，其与半传导层成整流接触。虽然肖特基二极管可具有良好的正向切换特性，但在反向偏置肖特基二极管中，接触层或整流势垒的边缘处的大电场可导致相对低的击穿电压和/或相对不良的泄漏特性。为了解决可能存在的相对大的边缘电场，在常规肖特基二极管结构中，肖特基接触层的边缘放置于场释放保护环(即，扩散的相反掺杂半导体区)上。与金属或金属硅化物导电层成欧姆接触的保护环可改善肖特基二极管的反向击穿特性。然而，保护环可在结构中引入寄生双极结型晶体管。处于动作或作用中状态的寄生双极结型晶体管可使小的射极-基极电流放大以产生相对大的衬底电流，从而使肖特基二极管的正向特性降级。

发明内容

在一个一般方面中，一种设备包含具有绝缘元件的硅衬底，所述绝缘元件对接所述硅衬底的表面区域。n阱区安置于所述硅衬底中。此外，p阱保护环区安置于所述硅衬底中处于所述n阱区与所述绝缘元件之间。导电层(例如，金属硅化物层)安置或放置于所述表面接触区域上。所安置的导电层具有中间部分和边缘部分，所述边缘部分从所述中间部分横向延伸到绝缘元件。所述导电层的所述中间部分与所述硅衬底的所述n阱区形成n型整流接触。所述导电层的所述中间部分与所述n阱区形成n型肖特基二极管。此外，所述导电层的所述边缘部分与p阱保护环区形成p型整流接触。所述p型整流接触对接所述n型整流接触且从所述n型整流接触延伸到所述绝缘元件。所述导电层的所述边缘部分与所述p阱保护环区形成与所述n型肖特基二极管电并联的p型保护环肖特基二极管。

在一般方面中，一种电子装置包含半导体衬底，其具有与由安置于所述半导体衬底上的绝缘元件界定的外部边缘的表面接触区域。所述半导体衬底具有下伏于所述表面接触区域的掺杂阱区和相反掺杂阱区。导电层安置于所述表面接触区域上。所述导电层具有中间部分和边缘部分。所述中间部分和所述边缘部分两者与所述半导体衬底接触。所述边缘部分从所述中间部分横向延伸到所述表面接触区域的所述外部边缘。所述导电层的所述中间部分与所述半导体衬底的所述掺杂阱区形成第一整流接触。所述导电层的所述中间部分与所述掺杂阱区形成主要肖特基二极管。此外，所述导电层的所述边缘部分与所述半导体衬底的所述相反掺杂阱区形成第二整流接触。所述第二整流接触从所述第一整流接触连续地延伸到所述表面接触区域的所述外部边缘。所述导电层的所述边缘部分与所述相反掺杂阱区形成与所述主要肖特基二极管并联且与所述半导体衬底的所述掺杂阱区和所述相反掺杂阱区的p-n结界面串联的保护环肖特基二极管。所述保护环肖特基二极管具有与所述主要肖特基二极管的极性相反的极性。

所述电子装置经配置以使得当所述主要肖特基二极管经正向偏置时，所述保护环肖特基二极管经反向偏置，从而将所述相反掺杂保护环阱区与所述导电接触层电学隔离以抑制所述相反掺杂保护环区、所述掺杂阱区与所述衬底之间的寄生双极结型晶体管动作(例如，放大)。所述电子装置进一步经配置以使得当所述主要肖特基二极管经反向偏置时，所述保护环肖特基二极管自动地经正向偏置，以便使所述掺杂阱区和相反掺杂阱区的所述p-n结界面反向偏置。所述p-n结的此反向偏置抑制所述导电接触层处的边缘电场且增加所述主要肖特基二极管的击穿电压。

在一般方面中，一种方法提供半导体衬底，所述半导体衬底具有与由安置于所述半导体衬底上的绝缘元件描绘的外部边缘的表面接触区域。所述表面接触区域上覆于所述半导体衬底的掺杂阱区和所述半导体衬底的相反掺杂阱区。所述相反掺杂阱区沿着所述表面接触区域的所述外部边缘安放且对接所述半导体衬底的所述掺杂阱区。