[发明专利]具有CrCu合金势垒的肖特基势垒二极管

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有CrCu合金势垒的肖特基势垒二极管，属于分立半导体器件技术领域。

背景技术

如附图所示，肖特基势垒二极管管芯结构如下：N+衬底上侧为N-外延层，下侧为背面金属层1；N-外延层上侧周边分布环形氧化层2；在N-外延层上表层内，与环形氧化层2内圆对应，分布P+扩散保护环；正面金属层3覆盖N-外延层未被环形氧化层2遮掩部分及未被P+扩散保护环占用部分的表面，并且正面金属层3与环形氧化层2适当搭接，形成搭接区；正面金属层3与N-外延层之间的金属-半导体界面为肖特基势垒层4。肖特基势垒是指具有整流特性的金属-半导体接触，是在金属-半导体界面上形成的具有整流作用的区域。

肖特基势垒二极管主要参数有V_R（反向击穿电压）、I_R（反向漏电流）和V_F（正向压降），其中I_R参数又决定了Tj_max（最高工作结温）。提高I_R参数能力能够明显改善肖特基势垒二极管性能。I_R参数能力包括参数大小及稳定性。I_R参数能力决定于肖特基势垒高度φ_Bn，而肖特基势垒高度φ_Bn又与构成肖特基势垒层4的金属材料功函数密切相关。虽然构成肖特基势垒层4的金属材料，也就是正面金属层3所用金属材料有多种，如Cr、Ni、Pt、Al、Ti等，但是，在该领域普遍使用的金属材料为Cr，Cr材料势垒是已被广泛认知，具有Cr材料势垒的肖特基势垒二极管为很多企业量产。不同金属材料具有不同的功函数，Cr的功函数为4.5eV，相比之下该数值较低，导致势垒高度φ_Bn较低，进一步导致I_R参数能力较弱，具有由Cr与N型硅半导体材料形成的肖特基势垒层4的肖特基势垒二极管其I_R值大概在40μA左右，并不理想，参数能力较低，有待改善。虽然Pt的功函数高达5.65eV，但是，材料价格昂贵。

现有技术虽然尝试采用CrNi合金取代Cr，然而，所获得的I_R参数不稳定。

发明内容

为了提高具有由Cr与N型硅半导体材料形成的肖特基势垒层的肖特基势垒二极管的I_R参数能力，我们发明了一种具有CrCu合金势垒的肖特基势垒二极管。

本发明之具有CrCu合金势垒的肖特基势垒二极管其特征在于，与N型硅半导体材料形成肖特基势垒层4的金属材料为CrCu合金，Cu在CrCu合金中的质量百分含量为0.5～0.35%。

本发明其技术效果在于，Cu的功函数为4.65eV，以0.5～0.35%的比率与Cr以合金的方式参与形成肖特基势垒层4，使得具有这种势垒层的肖特基势垒二极管的I_R的值能够降低30%，甚至更多，参数能力得到明显改善，例如，当所述CrCu合金Cu的含量为0.5%时，I_R的值大幅降低到20μA，并且十分稳定。另外，在CrCu合金中Cu的含量很低，这种合金靶材易于制作，材料成本和制作成本均较低，所以价格较低，适合用到肖特基势垒二极管管芯的批量生产中。

附图说明

附图是具有由金属与N型硅半导体形成的肖特基势垒层的肖特基势垒二极管管芯结构示意图，该图同时作为摘要附图。

具体实施方式

本发明具体方案如下。

与N型硅半导体材料形成肖特基势垒层4的金属材料为CrCu合金，Cu在CrCu合金中的质量百分含量为0.5～0.35%。按照现有工艺即可完成这种肖特基势垒层4的形成，例如，在淀积正面金属层3时，在真空条件下以蒸发或者溅射的方式进行，靶材为Cu的质量百分比为0.5～0.35%的CrCu合金，正面金属层3时淀积完毕，继续在450～550℃温度下持续保温45～55min，完成CrCu合金与硅的合金化，在正面金属层3与N-外延层接触界面生成CrCuSi金属硅化物，正式形成肖特基势垒层4。合金化过程充氮气保护，避免Cr、Cu因高温而被氧化。