[发明专利]具有多保护环结构的萧特基二极管

说明书

一种具有多保护环结构的萧特基二极管，包含一半导体基层、一背金属层、一外延层、一介电层、一第一金属层、一钝化层与一第二金属层。其中，外延层堆叠于半导体基层，包含一终端沟槽结构、一第一离子布植保护环、一第二离子布植保护环及一第三离子布植保护环。介电层是在一终止区内堆叠于外延层。第一金属层堆叠于终端沟槽结构与介电层，并开设有一沟槽。钝化层堆叠于第一金属层与介电层。第二金属层堆叠于第一金属层与钝化层。通过第一离子布植保护环、第二离子布植保护环与第三离子布植保护环的宽度依序递减，有效的使电压步阶地分布。

技术领域

本发明涉及一种萧特基二极管，尤其是涉及一种具有多保护环结构的萧特基二极管。

背景技术

一般来说，理想的整流器应具有低顺向压降、高逆向崩溃电压与零漏电流等特性，其中由于利用金属-半导体接面作为萧特基势垒的萧特基二极管具有低顺向压降与高速切换的特性，因此广泛应用于功率整流元件中，但萧特基二极管仍存在有逆向偏压较低与逆向漏电流偏大的缺点，进而使萧特基二极管的应用受到了限制。

承上所述，萧特基二极管主要可以分为传统的平面萧特基二极管(PlanarSchottky)与沟槽式萧特基二极管(Trench Schottky)。平面萧特基二极管主要是将半导体与金属一层一层的堆叠而形成堆叠结构，往往需要在顺向压降与漏电流等性能之间作取舍，因此在不增加漏电流的情况下提升崩溃电压是主要研究方向。

沟槽式萧特基二极管主要是在硅晶层蚀刻沟槽后再充填多晶硅，以通过沟槽内的多晶硅来有效的耗尽漂移区内的漂移电子而使电场均匀分布，比传统的平面萧特基二极管具有更低的顺向电压降(Low VF)和逆向漏电流(LowIR)。

请参阅图1，图1是显示现有的沟槽式萧特基二极管的剖面示意图。如图所示，一种沟槽式萧特基二极管PA100包含一半导体基层PA1、一背金属层PA2、一外延层PA3、一介电层PA4、一第一金属层PA5、一钝化层PA6以及一第二金属层PA7。

背金属层PA2是形成于半导体基层PA1的背面。外延层PA3是形成于半导体基层PA1的正面，并具有相邻的一晶胞区PA3a与一终止区PA3b，且外延层PA3还包含多个晶胞结构PA31(图中仅显示两个)、一终端沟槽结构PA32以及一保护环结构PA33。多个晶胞结构PA31是彼此相间隔地位于于晶胞区PA3a内，而终端沟槽结构PA32是位于晶胞区PA3a与终止区PA3b的交界处，并与多个晶胞结构PA31其中邻近于终止区PA3b者间隔设置。保护环结构PA33是邻接于终端沟槽结构PA32。

介电层PA4是在终止区PA3b内堆叠于终端沟槽结构PA32与保护环结构PA33。第一金属层PA5是在晶胞区PA3a内堆叠于外延层PA3，并延伸至终止区PA3b内堆叠于介电层PA4。钝化层PA6是堆叠于第一金属层PA5，并自晶胞区PA3a延伸至终止区PA3b的介电层PA4。第二金属层PA7是堆叠于第一金属层PA5与钝化层PA6上，并自晶胞区PA3a延伸至终止区PA3b。

如上所述，现有的沟槽式萧特基二极管PA100主要是将第一金属层PA5与第二金属层PA7延伸至终止区来提高逆向偏压，并在外延层PA3设有保护环结构PA33来分散电位，但由于保护环结构PA33所能达到的电位缓冲能力有限，导致沟槽式萧特基二极管PA100的电荷还是容易集中在边缘的终止区而容易发生过早崩溃的现象。

发明内容

有鉴于在现有技术中，现有技术的沟槽式萧特基二极管为了提高逆向偏压而将第一金属层与第二金属层延伸至终止区，但也因此使外延层的表面容易累积表面电荷，而虽然现有的沟槽式萧特基二极管设有保护环结构来防止电位的剧烈变化，但其效果仍有限；缘此，本发明的主要目的在于提供一种萧特基二极管，可以通过结构上的变化来降低表面电荷的累积，并避免过早崩溃。

本发明为解决现有技术的问题，所采用的必要技术手段是提供一种具有多保护环结构的萧特基二极管，包含一半导体基层、一背金属层、一外延层、一介电层、一第一金属层、一钝化层以及一第二金属层。