[实用新型]一种台面二极管

说明书

技术领域

本实用新型半导体技术领域，尤其涉及一种耐高压应用的台面二极管。

背景技术

功率半导体器件和大规模集成电路是半导体芯片相互不可替代的两个重要分支。通常功率半导体器件分为功率开关器件（如MOSFET/BJT/IGBT）以及功率整流器件（如Schottky/FRD）等，它们是电源管理系统的基础构件。而所有的电子信息系统，均少不了电源管理系统。在高电压整流应用中，台面结构的PN结二极管仍然在广泛采用。通过化学腐蚀的方式腐蚀出沟槽台面，然后在台面上填充特殊的钝化玻璃介质，对裸露于沟槽台面上的PN结进行保护。然而，对于以化学腐蚀方式获得的沟槽台面，要很好地控制PN结的台面斜角等沟槽形貌的一致性比较困难，电场强度在沟槽台面与PN结交界的表面处比较集中，这将会影响PN结的击穿电压，特别是高压应用时，影响更显严重。

为减小所述台面PN结表面电场集中效应以获得高性能的击穿电压特性，可采取减小形成PN结的半导体材料的掺杂浓度。可随之而来的副效应是：半导体的掺杂越低，在半导体位于沟槽台面表面附近形成导电类型相反的反型层的概率加大，即：容易形成“反型导电沟道”，将导致PN结漏电流显著增加，在高温下，PN结器件的可靠性将严重退化。玻璃钝化材料与半导体之间表面处的界面电荷诱发了所述沟道的形成。如果界面电荷为负，将有可能在形成PN结的N型半导体一侧形成p型沟道；如果界面电荷为正，将有可能在形成PN结的P型半导体一侧形成n型沟道。界面电荷的极性，依赖于沟槽内所填充的玻璃介质的特性和制造工艺条件。对于反向击穿电压大于1000V的应用，形成PN结的N型半导体和P型半导体的掺杂浓度均较低，所述沟道形成的概率就越大。

工业界在制作沟槽时，通常采用HNO₃-HF-HAC系化学腐蚀的方法进行沟槽腐蚀，该方法简便，处理批量大，成本低。但是在实际的工艺过程中，在图1中标号A所示部位（即沟槽与上表面交界的部位）形状比较尖锐，玻璃熔融状态下，在该尖锐部分的粘附性变差，导致此处的玻璃比较薄，甚至不能完全覆盖沟槽，PN结裸露在外。在后续工艺过程中，如化学镀Ni，以及封装过程中，H2O汽、金属离子沾污等从此部位引入碱金属如Na+沾污，进入钝化玻璃介质与沟槽台面界面之间，进而恶化二极管的特性。特别是高压应用时，影响更严重。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型通过提出一种台面二极管的双沟槽结构和反型沟道阻断部设计，来提高半导体PN结台面二极管的特性和可靠性，特别是在高电压应用场合。

一种台面二极管，包括具有主沟槽的台面结构、覆盖在所述主沟槽的表面的钝化层，所述台面结构的PN结至少部分裸露于所述主沟槽的表面；其特征在于：所述台面结构还包括副沟槽，所述副沟槽设于所述主沟槽和所述电极之间，所述钝化层由所述主沟槽的表面延伸至所述副沟槽的表面并且覆盖所述副沟槽的表面。

作为优选，所述副沟槽的深度小于所述主沟槽的深度。

作为优选，所述副沟槽和所述主沟槽之间设有反型沟道阻断部。

作为优选，所述台面结构包括用于形成所述PN结的N区和P区，所述电极包括由所述P区引出的阳极和由所述N区引出的阴极；所述主沟槽和所述副沟槽形成于所述P区，所述副沟槽与所述PN结之间设有隔离部。

作为优选，所述P区包括与N区接触的P-区和设于所述P-区顶部的P+区；所述主沟槽和所述副沟槽之间的P+区形成所述反型沟道阻断部。

作为优选，所述副沟槽的深度小于P+区的厚度。

作为优选，所述N区包括与所述P区接触的N-区，所述N-区的底部设有N+区，所述阴极由所述N+区引出。

作为优选，所述钝化层为玻璃钝化层。

本实用新型通过采用双沟槽结构和反型沟道阻断部设计，提高了台面二极管的特性和可靠性，特别是在高压应用场合下。由于采用了双沟槽结构，对沟槽的形貌的技术要求可以进一步放宽，便于大规模制造。

附图说明

图1现有技术单沟槽台面二极管结构剖面图。

图2本实用新型的台面二极管结构剖面图。

图3本实用新型的台面二极管工作原理示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的实施方式进行详细描述。

本实用新型的台面二极管结构，包括具有主沟槽8的台面结构，其剖面结构如图2所示。