[发明专利]一种高压肖特基二极管

说明书

本发明公开了一种高压肖特基二极管，其特征在于：包括衬底、外延层、金属接触层和保护层；所述衬底上表面外延生长有外延层；多个沟槽，间隔形成于所述外延层中；所述金属接触层设于外延层的上表面；所述金属接触层两端各设有一个欧姆接触金属，肖特基接触金属设置于金属接触层的中心部位，欧姆接触金属与肖特基接触金属之间设置有源层；所述肖特基接触金属上表面设有保护层；所述欧姆接触为高压肖特基二极管的阴极；所述肖特基接触为高压肖特基二极管的阳极。本发明高压肖特基二极管能够提高反向偏压，减小反向漏电流。

技术领域

本发明涉及一种肖特基二极管，尤其是一种可以提供高压的肖特基二极管以及高压肖特基二极管的制备方法。

背景技术

肖特基二极管又称肖特基势垒二极管（简称 SBD），它属一种低功耗、超高速半导体器件。最显著的特点为反向恢复时间极短（可以小到几纳秒），正向导通压降仅0.4V左右。其多用作高频、低压、大电流整流二极管、续流二极管、保护二极管，也有用在微波通信等电路中作整流二极管、小信号检波二极管使用。在通信电源、变频器等中比较常见。

肖特基二极管是贵金属（金、银、铝、铂等）A为正极，以N型半导体B为负极，利用二者接触面上形成的势垒具有整流特性而制成的金属-半导体器件。因为N型半导体中存在着大量的电子，贵金属中仅有极少量的自由电子，所以电子便从浓度高的B中向浓度低的A中扩散。显然，金属A中没有空穴，也就不存在空穴自A向B的扩散运动。随着电子不断从B扩散到A，B表面电子浓度逐渐降低，表面电中性被破坏，于是就形成势垒，其电场方向为B→A。但在该电场作用之下，A中的电子也会产生从A→B的漂移运动，从而消弱了由于扩散运动而形成的电场。当建立起一定宽度的空间电荷区后，电场引起的电子漂移运动和浓度不同引起的电子扩散运动达到相对的平衡，便形成了肖特基势垒。

SiC材料禁带宽度大,击穿电场高,饱和漂移速度和热导率大,化学性能稳定,抗辐射能力强,结实耐磨损。这些内在材料优越性能使其成为制作高功率、高频、耐高温、抗辐射器件的理想材料,在航天、航空、石油勘探、核能、通信等领域有广泛的应用前景。

近年来，沟槽技术被广泛使用，常用的沟槽型结构是由介质层及导电介质组成的。肖特基势垒二极管使用沟槽结构有两个重要原因，其一，传统平面型结构容易表面击穿，对器件的可靠性带来挑战，而沟槽结构肖特基势垒二极管克服了平面型结构的这一缺点；其二，沟槽型肖特基势垒二极管利用电荷平衡原理可以提高器件的击穿电压。

肖特基二极管最大的缺点是其反向偏压较低及反向漏电流偏大，像使用硅及金属为材料的肖特基二极体，其反向偏压额定耐压最高只到 50V，而反向漏电流值为正温度特性，容易随着温度升高而急剧变大。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种由碳化硅作为衬底，有沟槽结构的耐高压肖特基二极管，以及高压肖特基二极管的制备方法。

本发明采用的技术方案如下：

本发明高压肖特基二极管，包括衬底、外延层、金属接触层和保护层；所述衬底上表面外延生长有外延层；多个沟槽，间隔形成于所述外延层中；所述金属接触层设于外延层的上表面；所述金属接触层两端各设有一个欧姆接触金属，肖特基接触金属设置于金属接触层的中心部位，欧姆接触金属与肖特基接触金属之间设置有源层；所述肖特基接触金属上表面设有保护层；所述欧姆接触为高压肖特基二极管的阴极；所述肖特基接触为高压肖特基二极管的阳极。

进一步，所述沟槽的槽壁介质采用的是SiO₂，厚度为1 um～3um,深度为2 um～7um,沟槽的间隔宽度为1 um～2um，沟槽的宽度为0.5um，所述沟槽的开口直径小于底部的直径；所述沟槽内填充有P型硅。

在以上结构中，当介质厚度为1 um～3um时，介质的交界位置以及沟槽底部的电场基本相等，漂移区电场分布更加均匀，获得最大的击穿电压。