CN101136441A - 肖特基势垒二极管结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种肖特基势垒二极管结构，以金属和N阱形成的肖特基结为正极，肖特基结通过接触孔与金属正极板相连；以N型半导体为负极，在肖特基结上设置多个彼此分离的P+区域，任意两个P+区域之间的间距满足如下条件：在反向偏压时，P+/N阱结耗尽区彼此相连。本发明与传统结构相比，正向压降低，反向击穿电压和泄漏电流都由PN结二极管决定，软击穿特性和高的反向泄漏电流都有很好的改善。

Description

肖特基势垒二极管结构
技术领域
本发明涉及一种半导体器件，特别是一种肖特基势垒二极管结构。
背景技术
肖特基势垒二极管SBD(Schottky Barrier Diode)是一种低功耗、大电流、超高速半导体器件。其反向恢复时间极短(可以小到几纳秒)，正向导通压降仅0.4V左右，而整流电流却可达到几千安培。SBD现在广泛应用于开关电源、变频器、驱动器等电路。
肖特基二极管的一般结构是以贵金属(金、银、铝、铂、铬、钛等)为正极，以N型半导体为负极，利用二者接触面上形成的势垒具有整流特性而制成的多属-半导体器件。因为N型半导体中存在着大量的电子，金属中仅有极少量的自由电子，所以电子便从浓度高的半导体负极中向浓度低的金属正极中扩散。显然，金属正极中没有空穴，也就不存在空穴自正极向负极的扩散运动。随着电子不断从负极扩散到正极，负极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，其电场方向为负极→正极。但在该电场作用之下，正极中的电子也会产生从正极→负极的漂移运动，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。
图1是传统肖特基势垒二极管的结构示意图，图中FOX为分隔器件的场氧区(Field Oxide)。肖特基势垒二极管与PN结二极管相比，正向开启电压低，反向恢复时间短，但其反向击穿特性表现为软击穿特性，且其反向泄漏电流比较大，温度特性也较PN结二极管差。由于器件正向开启电压和反向泄漏电流对肖特基势垒高度的关系是相反的，因此这两个重要参数的设计中有一折中优化的过程。目前根据器件的应用情况，通过合理选择形成肖特基势垒的金属材料，可以获得正向开启电压和反向泄漏电流的优值，但这种方法并不能根本改善器件的软击穿特性和反向泄漏电流的温度特性。
到目前为止，研究较多的是肖特基势垒二极管的分立器件，随着半导体集成电路(IC)的不断发展，分立器件已经不能满足IC设计的要求，高性能肖特基势垒二极管与常规半导体工艺的兼容性变得越来越重要。在特定的工艺流程中，形成肖特基势垒的金属材料是一定的，因此，通过优化势垒高度而获得较好的器件性能变的不太现实。如何在不改变任何工艺条件的基础上有效提高器件性能成为肖特基势垒二极管设计的关键点。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种可将正向电压降低，将反向击穿电压提高，同时反向泄漏电流减小的肖特基势垒二极管结构。
为解决上述技术问题，本发明肖特基势垒二极管结构，以金属和N阱形成的肖特基结为正极，通过接触孔与金属极板相连；以N型半导体为负极，在肖特基结上设置多个彼此分离的P+区域，任意两个P+区域之间的间距满足如下条件：在反向偏压时，P+/N阱结耗尽区彼此相连。
P+区域边缘形状与肖特基结边缘形状为几何意义上的相似形。
本发明肖特基势垒二极管结构的正极分别由肖特基结，即肖特基势垒和PN结构成，当器件在零偏或正向偏置时，P+环与N阱形成的耗尽区彼此间不会夹断电流通路，肖特基势垒决定器件正向特性，正向压降低；当器件反偏时，P+/N阱结的耗尽区彼此间夹断电流通路，随着反偏电压的增加，此耗尽区边缘向衬底延伸，使得整个肖特基势垒被此PN结耗尽区屏蔽，P+/N阱结决定器件反向阻断特性，因此，器件反向击穿电压和泄漏电流都由PN结二极管决定，肖特基势垒二极管的软击穿特性和高的反向泄漏电流都有很好的改善。
附图说明
图1是传统肖特基势垒二极管结构示意图；
图2是本发明提供的利用P+区域来改善性能的肖特基势垒二极管管结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。
如图2所示，本发明肖特基势垒二极管结构，以金属和N阱形成的肖特基结为正极，通过接触孔与金属极板相连；以N型半导体为负极，通过N+欧姆接触与金属极板相连，在肖特基结上设置多个彼此分离的P+区域，任意两个P+区域之间的间距应满足如下条件：在反向偏压时，P+/N阱结耗尽区彼此相连。根据肖特基结形状的不同，P+区域可设置成相应的形状，如肖特基结形状如为圆形，则P+区域可设计成同心圆环状，肖特基结为正多边形，P+区域可设计成同心正多边形环状，各P+区域边缘相互平行。
本发明中P+区域与普通MOS工艺中P+源漏注入同时完成，P+区域的实现不需要增加任何工艺步骤和掩模版。只需要在普通半导体工艺的基础上，通过版图设计合理优化P+间距S，使器件在反向偏压时，P+/N阱结耗尽区彼此相连，对肖特基势垒能形成有效的屏蔽层即可。P+区域之间的间距S是和N阱浓度相关的，例如，当N阱浓度为5E15cm-3时，通过TCAD软件Medica模拟，可以得到，S在2.0um～3.5um间可以获得较好的器件性能。而器件正向导通时，由于P+环下是正向电流死区，因此为了降低器件正向导通电阻，P+环宽度要根据工艺能力设计为最小值。为了有效降低曲率效应对器件反向击穿电压的影响，肖特基势垒区域应设计为圆形或正多边形，如正八边形，相应地P+环也设计成正八边形。
本发明与传统结构相比，不仅正向压降低，且当器件反偏时，其反向击穿电压和泄漏电流都由PN结二极管决定，肖特基势垒二极管的软击穿特性和高的反向泄漏电流都有很好的改善，同时由于正向特性由肖特基势垒决定，N阱中没有少子注入，不会形成电导调制效应，因此器件反向恢复特性也与传统肖特基势垒二极管相当。本发明器件的工艺流程与常规半导体工艺完全兼容，不需要增加任何工艺步骤和掩模板，在不改变现有工艺条件的基础上，通过版图设计中选取优化的P+宽度和间距，可获得反向击穿电压高，泄漏电流小且温度特性好的高性能肖特基势垒二极管。

Claims (5)

1.一种肖特基势垒二极管结构，以金属和N阱形成的肖特基结为正极，肖特基结通过接触孔与金属极板相连；以N型半导体为负极，其特征是，在肖特基结上设置多个彼此分离的P+区域，任意两个P+区域之间的间距满足如下条件：在反向偏压时，P+/N阱结耗尽区彼此相连。
2.根据权利要求1所述的肖特基势垒二极管结构，其特征是，所述P+区域边缘形状与所述肖特基结边缘形状为几何意义上的相似形。
3.根据权利要求2所述的肖特基势垒二极管结构，其特征是，所述肖特基结设置成圆形，所述P+区域设置成同心圆环状，各P+区域边缘相互平行。
4.根据权利要求2所述的肖特基势垒二极管结构，其特征是，所述肖特基结设置成正多边形，所述P+区域设置成同心正多边形环，各P+区域边缘相互平行。
5.根据权利要求4所述的肖特基势垒二极管结构，其特征是，所述肖特基结设置成正八边形，所述P+区域设置成同心正八边形环，各P+区域边缘相互平行。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102254819A (zh) * 2011-02-25 2011-11-23 陈自雄 低栅容金属氧化物半导体p-n结二极管结构及其制作方法
CN102017162B (zh) * 2008-04-23 2013-06-26 飞兆半导体公司 集成式低泄漏肖特基二极管
CN101582457B (zh) * 2008-05-15 2014-05-14 台湾积体电路制造股份有限公司 半导体二极管
CN103972128A (zh) * 2014-05-23 2014-08-06 中国科学院微电子研究所 一种肖特基接触孔制备过程中可测试性的图形监控方法
CN104253163A (zh) * 2013-06-26 2014-12-31 联发科技股份有限公司 肖特基二极管结构

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102017162B (zh) * 2008-04-23 2013-06-26 飞兆半导体公司 集成式低泄漏肖特基二极管
CN101582457B (zh) * 2008-05-15 2014-05-14 台湾积体电路制造股份有限公司 半导体二极管
CN102254819A (zh) * 2011-02-25 2011-11-23 陈自雄 低栅容金属氧化物半导体p-n结二极管结构及其制作方法
CN102254819B (zh) * 2011-02-25 2014-07-09 陈自雄 低栅容金属氧化物半导体p-n 结二极管结构及其制作方法
CN104253163A (zh) * 2013-06-26 2014-12-31 联发科技股份有限公司 肖特基二极管结构
US9570630B2 (en) 2013-06-26 2017-02-14 Mediatek Inc. Schottky diode structure
CN104253163B (zh) * 2013-06-26 2017-11-03 联发科技股份有限公司 肖特基二极管结构
CN103972128A (zh) * 2014-05-23 2014-08-06 中国科学院微电子研究所 一种肖特基接触孔制备过程中可测试性的图形监控方法
CN103972128B (zh) * 2014-05-23 2016-06-15 中国科学院微电子研究所 一种肖特基接触孔制备过程中可测试性的图形监控方法

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