CN102569421B - 新型碳化硅肖特基二极管 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种半导体器件，公开了一种应用于高压高频系统如大功率整流、开关电源、变频器等装置中的新型碳化硅肖特基二极管。它包括SiC衬底（2），SiC衬底（2）下端连接有阴极（1），SiC衬底（2）上端连接有SiC外延层（3），SiC外延层（3）上端连接有肖特基势垒接触金属层（5），肖特基势垒接触金属层（5）上设有阳极（6），所述的SiC外延层（3）为至少两个且依次叠接，最下层的SiC外延层（3）与阴极（1）相连，最上层的SiC外延层（3）与肖特基势垒接触金属层（5）相连，SiC外延层（3）的上表面设有P区（4）。本发明通过增加SiC外延层的数量，从而提高SBD反向阻断电压，降低器件的导通电阻，使得肖特基势垒二极管的通态损耗更小。
Description
技术领域
本发明涉及一种半导体器件，尤其涉及一种应用于高压高频系统如大功率整流、开关电源、变频器等装置中的二极管。
背景技术
肖特基势垒二极管（SBD）是利用金属与半导体表面接触形成势垒的非线性特性制成的功率二极管。SBD在导通过程中没有额外载流子的注入和储存，因而基本上没有反向恢复电流，其关断过程很快，开关损耗很小。
但是SBD的导通电阻随着其阻断电压的提高迅速增加（比导通电阻和阻断电压的2.5次方成正比），在较高压的SBD器件中，其导通电阻会相当大。随着对阻断电压的要求越来越高，现有结构的应用受到了明显的限制。鉴于此，迫切需要发明一种新的二极管结构，可以在一定的阻断电压等级条件下，降低SBD的导通电阻。
发明内容
本发明针对现有SBD结构在应用中的不足，提供一种新型碳化硅肖特基二极管。本发明可以实现器件的比导通电阻和阻断电压成正比关系，和传统SBD结构相比，它在一定的阻断电压等级要求下，可以大大降低SBD的导通电阻，减少其通态损耗，使碳化硅肖特基二极管的性能得到良好的改善。
为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：
新型碳化硅肖特基二极管，包括SiC衬底，SiC衬底下端连接有阴极，SiC衬底上端连接有SiC外延层，SiC外延层上端连接有肖特基势垒接触金属层，肖特基势垒接触金属层上设有阳极，所述的SiC外延层为至少两个且依次叠接，最下层的 SiC外延层与阴极相连，最上层的SiC外延层与肖特基势垒接触金属层相连， SiC外延层的上表面设有P区。本发明设置多个SiC外延层的叠接结构，且每次叠接后都需要配套以相应的离子注入和高温退火。通过增加SiC外延层的数量，从而提高SBD反向阻断电压，降低器件的导通电阻，使得肖特基势垒二极管的通态损耗更小。
作为优选，所述SiC外延层上表面设有的P区有两个。相邻的两个SiC外延层的P区不一定要相互对准。
本发明由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：在普通肖特基势垒二极管结构的基础上，通过增加SiC外延层的数量，从而提高SBD反向阻断电压，降低器件的导通电阻。本发明的工业生产工艺，相比于其他降低SBD导通电阻减少通态损耗的技术，更能节约生产成本，即以相对较低的成本提升肖特基势垒二极管的工作性能。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步详细描述：
实施例
新型碳化硅肖特基二极管，如图1所示，包括SiC衬底2，SiC衬底2下端连接有阴极1，SiC衬底2上端连接有SiC外延层3，SiC外延层3上端连接有肖特基势垒接触金属层5，肖特基势垒接触金属层5上设有阳极6，所述的SiC外延层3为至少两个且依次叠接，最下层的 SiC外延层3与阴极1相连，最上层的SiC外延层3与肖特基势垒接触金属层5相连，每个SiC外延层3均通过P型离子注入在SiC外延层3表面形成两个p区4。各个SiC外延层3的P区4不一定要相互对准。
本发明在工作时，正向电流通过阳极6进入到肖特基势垒接触金属层5，依次流入SiC外延层3，最后由阴极1流出。当SBD正向偏置时，PN结也进入正偏状态，但SBD的开启电压比PN结低，正向电流将通过SBD通道，N型SBD通道为阻性区域，故正向压降较PN结大大降低，并且多个外延层结构较单层结构的导通电阻可以大大降低。同理，在相同的导通电阻下，其反向阻断电压等级可以大为提高。
总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。
Claims (1)
1.新型碳化硅肖特基二极管，其特征在于：正向电流通过部分包括SiC衬底（2），SiC衬底（2）下端连接有阴极（1），SiC衬底（2）上端连接有SiC外延层（3），SiC外延层（3）上端连接有肖特基势垒接触金属层（5），肖特基势垒接触金属层（5）上设有阳极（6），所述正向电流通过部分的SiC外延层（3）为至少两个且依次叠接，最下层的 SiC外延层（3）与阴极（1）相连，最上层的SiC外延层（3）与肖特基势垒接触金属层（5）相连，在每个SiC外延层（3）的上表面设有P区（4），每个SiC外延层（3）均通过P型离子注入在SiC外延层3表面形成两个P区（4）；正向电流通过阳极（6）进入到肖特基势垒接触金属层（5），依次流入SiC外延层（3），最后由阴极（1）流出。
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