CN201435391Y - 高抗静电肖特基二极管 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种高抗静电肖特基二极管，其内部结构包括N－外延层、基片、用来消除边缘区域电场的二氧化硅和P型保护环；在金属势垒区内，在原先肖特基二极管上向N－外延层方向扩散多个P型点阵二极管，并与P型保护环所形成的保护二极管并联；本发明改进后的肖特基二极管，由静电产生的瞬间浪涌电流可以迅速从P型点二极管阵流出，大大提高了二极管的抗静电能力，延长了使用寿命。
Description
技术领域
本实用新型属于电子元器件领域，具体涉及一种高抗静电肖特基二极管。
技术背景
开关电源随着信息产品、通讯产品及家用电器广泛普及已被广泛运用，而作为开关电源的核心部件肖特基二极管得到迅速发展。肖特基二极管在获得广泛应用同时，亦遇到新的问题：在对开关电源进行高压绝缘测试时，约有1％的肖特基二极管失效。造成上述原因主要是由于肖特基二极管抗静电能力较差。目前，市场上肖特基二极管抗静电的水平在2kV左右(IEC-61000-4-2标准，直接接触)。目前，因开关电源的高压绝缘测试造成肖特基二极管的失效及失效后的开关电源返修，全球每年这方面浪费支出超过1亿美元。同时，开关电源在使用过程中，由于静电原因，存在较大的质量风险。
对静电失效的肖特基二极管芯片进行解剖分析，失效部分主要集中在肖特基芯片的金属势垒区，而金属势垒区有明显的过流痕迹。研究得出，当静电通过肖特基二极管芯片时，产生瞬间浪涌电流，而电流主要通过P型保护环和金属势垒流出(如图1所示)。由于金属势垒承受浪涌能力较弱，金属势垒最容易受到静电破坏，从而导致上述原因。
发明内容
本实用新型的目的在于克服上述缺陷，提供一种高抗静电肖特基二极管，其在在原先肖特基二极管上扩散多个P型点阵二极管，相当于并联多个保护用的二极管，以此提高二极管的抗静电能力。
本实用新型的技术方案是一种高抗静电肖特基二极管，其内部结构包括阳极金属层、金属势垒层、N-外延层、N+基片、阴极金属层和用来消除边缘区域电场的二氧化硅和P型保护环，其中在金属势垒区内，向N-外延层方向扩散形成至少二个P型硼扩散区，而所述P型硼扩散区与N-外延层形成PN结二极管，并与P型保护环所形成的保护二极管并联。P型硼扩散区中硼原子的扩散浓度为E18-E19原子/立方厘米。
为了提高响应速度，在形成的P型硼扩散区基础上扩散金原子层，同时也降低导通时阻抗，提高承受浪涌能力。
上述金原子的扩散浓度为E16-E17原子/立方厘米。
本实用新型优化后的肖特基二极管芯片结构设计，在原先肖特基二极管上扩散多个P型点阵二极管，相当于并联保护用的二极管。并且这种P型点阵二极管阵经过扩金工艺，提高掺杂浓度后，具有很强的抗静电能力和很高的响应速度。当静电通过肖特基二极管芯片时，产生的瞬间浪涌电流可以迅速从P型点二极管阵流出，从而使P型保护环和金属势垒得到保护。经过测试，上述改进后的肖特基二极管抗静电水平达到12kV左右(IEC-61000-4-2)；开关电源在高压绝缘测试中，肖特基二极管失效率降低到0.01％以下。肖特基二极管在开关电源使用中的失效率降低到30ppm以下。
附图说明
图1为原有肖特基二极管的反向电流分布示意图；
图2为本实用新型的结构示意图；
图3为本实用新型反向电流分布示意图。
图中：1为阳极金属层；2为金属势垒层；3为N-外延层；4为基片；5为阴极金属层；6为二氧化硅；7为P型保护环；8为P型硼扩散区；9为电流方向。
具体实施方式
以下结合附图，对本实用新型的具体实施方式作进一步的详述。
实施例：如图2所示，本实用新型高抗静电肖特基二极管它是以N型半导体为基片4；在上面形成用砷作掺杂剂的N-外延层3、金属势垒层2和阳极金属层1；二氧化硅(SiO2)6用来消除边缘区域的电场，提高管子的耐压值；在基片4下边形成用于减小阴极的接触电阻的N+阴极层，以及阴极金属层5。其中，阳极金属层1是用钼或铝等材料制成的阻挡层；在N-外延层3还设有P型保护环7，形成保护二极管；在金属势垒区内，向N-外延层方向扩散硼原子形成P型硼扩散区8，并与N-外延层3形成五个均匀分布的P型点阵二极管，与P型保护环所形成的保护二极管成并联。
为提高抗静电能力和很高的响应速度，在扩散有硼原子的基础上扩散金原子。其中，硼原子的扩散浓度为E18-E19原子/立方厘米；金原子的扩散浓度为E16-E17原子/立方厘米。
如图2所示：经过改进后的本实用新型肖特基二极管，当静电通过肖特基二极管芯片时，产生的瞬间浪涌电流可以迅速从P型点二极管阵流出，从而使P型保护环和金属势垒得到保护。
Claims (2)
1、一种高抗静电肖特基二极管，其内部结构包括阳极金属层、金属势垒层、N-外延层、基片、阴极金属层和用来消除边缘区域电场的二氧化硅和P型保护环，其特征在于：在金属势垒区内，向N-外延层方向扩散形成至少二个P型硼扩散区，而所述P型硼扩散区与N-外延层形成PN结二极管，并与P型保护环所形成的保护二极管并联。
2、根据权利要求1所述的高抗静电肖特基二极管，其特征在于：在P型硼扩散区上扩散有金原子层。
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| CN108475703A (zh) * | 2016-01-05 | 2018-08-31 | 三菱电机株式会社 | 碳化硅半导体装置 |
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2008
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