[发明专利]一种大功率肖特基二极管

说明书

本发明系提供一种大功率肖特基二极管，包括N型衬底，N型衬底下设有阴极金属层，阴极金属层围绕有第一绝缘保护环；N型衬底上设有N型外延层，N型外延层的顶部设有P型保护环，N型外延层的顶部中间设有若干等间隔设置的凹陷槽，相邻两个凹陷槽之间的距离为1.2～1.8μm，P型保护环所围绕的N型外延层上覆盖有肖特基势垒层，肖特基势垒层的顶部覆盖有阳极金属层；P型保护环的顶部设有钝化保护环，P型保护环上还覆盖有环形的功函数金属层，阳极金属层还覆盖于功函数金属层上；第一绝缘保护环外固定有散热陶瓷套。本发明能够有效增大可通过的电流，能够提高它们运作的针对性效果，能够显著提高反向击穿电压，结构紧凑牢固。

技术领域

本发明涉及二极管，具体公开了一种大功率肖特基二极管。

背景技术

肖特基二极管是以贵金属为正极，以N型半导体为负极，利用二者接触面上所形成的肖特基结即肖特基势垒制成的具有整流特性的金属-半导体器件。当施加正向电压时，肖特基结变窄、内阻变小，施加反向电压时，肖特基结变宽、内阻变大。

现有技术中，肖特基二极管通常设置层叠的阴极金属层、N型衬底、N型外延层、阳极金属层以及绝缘环，施加正向电压时，阳极金属层与N型外延层之间形成的肖特基结可通过的电流有限，不利于大功率环境的工作，此外，应用于大功率电路时，对肖特基二极管施加反向电压，阳极金属层与N型外延层之间的肖特基结容易被击穿。

发明内容

基于此，有必要针对现有技术问题，提供一种大功率肖特基二极管，能够有效提高可经过的导通电流，反向击穿电压高，整体结构紧凑牢固。

为解决现有技术问题，本发明公开一种大功率肖特基二极管，包括N型衬底，N型衬底下设有阴极金属层，阴极金属层的四周围绕有第一绝缘保护环，第一绝缘保护环围绕于N型衬底的底面边缘，第一绝缘保护环的厚度大于阴极金属层的厚度；

N型衬底上设有厚度为d的N型外延层，N型外延层的顶部四周设有P型保护环，P型保护环的顶部位于N型外延层的上方，P型保护环的底部嵌入于N型外延层中，N型外延层的顶部中间设有若干等间隔设置的凹陷槽，所有的凹陷槽均位于P型保护环的围绕中，凹陷槽的深度为h，0.3d≤h≤0.6d，相邻两个凹陷槽之间的距离为1.2～1.8μm，P型保护环所围绕的N型外延层上覆盖有肖特基势垒层，肖特基势垒层还覆盖于凹陷槽的内壁，肖特基势垒层的端壁与P型保护环的内壁之间连接有第二绝缘保护环，肖特基势垒层的顶部覆盖有阳极金属层；

P型保护环的顶部四周设有钝化保护环，P型保护环上还覆盖有环形的功函数金属层，阳极金属层还覆盖于功函数金属层上，功函数金属层围绕于钝化保护环的内侧，功函数金属层在N型外延层上的投影围绕于第二绝缘保护环外，功函数金属层与阳极金属层的厚度之和小于钝化保护环的厚度；

第一绝缘保护环外固定有散热陶瓷套，散热陶瓷套还围绕于N型衬底、N型外延层、P型保护环和钝化保护环外。

进一步的，阴极金属层为镍金属层。

进一步的，N型衬底的掺杂浓度大于N型外延层的掺杂浓度。

进一步的，N型外延层的厚度d为3～10μm，凹陷槽的深度h为1.2～1.6μm。

进一步的，P型保护环的底部为阶梯状结构，P型保护环的厚度从靠近凹陷槽的一端向靠近散热陶瓷套的一端增大，P型保护环的最小厚度与凹陷槽的深度相等。

进一步的，钝化保护环为二氧化硅层。

进一步的，功函数金属层为氮化钛层，肖特基势垒层为铂金属层，阳极金属层为钛金属层或钴金属层。

进一步的，阳极金属层的顶部四周设有第三绝缘保护环，第三绝缘保护环还覆盖于钝化保护环上。