EA027445B1

EA027445B1 - Диод шоттки

Info

Publication number: EA027445B1
Application number: EA201401109A
Authority: EA
Inventors: Аркадий Степанович Турцевич; Ярослав Александрович Соловьев; Олег Эрнстович Сарычев
Original assignee: Открытое акционерное общество "ИНТЕГРАЛ"-управляющая компания холдинга "ИНТЕГРАЛ"
Priority date: 2014-09-23
Filing date: 2014-09-23
Publication date: 2017-07-31
Also published as: EA201401109A1

Abstract

Изобретение относится к электронной технике, а более конкретно - к конструкции кристалла мощных диодов Шоттки, и может быть использовано, например, в качестве выпрямителей в изделиях силовой электроники. В основу настоящего изобретения положена задача уменьшения удельного расхода платины без увеличения уровня обратного тока диода Шоттки. Сущность изобретения заключается в том, что в диоде Шоттки, содержащем сильнолегированную кремниевую подложку n-типа проводимости со сформированным окисленным слаболегированным эпитаксиальным слоем того же типа проводимости и охранным кольцом р-типа проводимости, вскрытое в окисле кремния контактное окно, электрод Шоттки, сформированный из плёнки сплава никель-платина-ванадий, металлизацию анода из последовательно нанесённых слоев ванадия, алюминия или его сплавов, титана, никеля и серебра, металлизацию катода из последовательно нанесённых слоев титана, никеля и серебра; плёнку сплава никель-платина-ванадий формируют толщиной от 10 до 20 нм.

Description

Изобретение относится к электронной технике, а более конкретно - к конструкции кристалла мощных диодов Шоттки, и может быть использовано, например, в качестве выпрямителей в изделиях силовой электроники.

Известна конструкция диода Шоттки [1], содержащего окисленную сильнолегированную кремниевую подложку η-типа проводимости со сформированными слаболегированным эпитаксиальным слоем того же типа проводимости, слой окисла кремния, вскрытое в слое окисла кремния контактное окно, барьерный слой, выполненный из силицида платины, металлизацию анода, металлизацию катода.

Поскольку в данном устройстве барьерный слой формируют с использованием чистой платины, то данные диоды Шоттки характеризуются её высоким удельным расходом.

Известна конструкция диода Шоттки [2], содержащего окисленную сильнолегированную кремниевую подложку η-типа проводимости со сформированными слаболегированным эпитаксиальным слоем того же типа проводимости, охранное кольцо р-типа проводимости, слой окисла кремния, вскрытое в окисле кремния контактное окно, барьерный слой, выполненный последовательным нанесением слоев платины и никеля с последующей термообработкой двухслойной структуры платина-никель при температуре 525-575°С в течение 15-60 мин, металлизацию анода, металлизацию катода.

Слой никеля позволяет улучшить качество барьерного слоя и несколько снизить удельный расход платины. Однако в диоде Шоттки данной конструкции барьерный слой также формируют с использованием чистой платины, что обусловливает её высокий удельный расход.

Наиболее близким к предлагаемому устройству техническим решением является конструкция диода Шоттки [3], содержащего сильнолегированную кремниевую подложку η-типа проводимости со сформированным окисленным слаболегированным эпитаксиальным слоем того же типа проводимости и охранным кольцом р-типа проводимости, вскрытое в окисле кремния контактное окно, электрод Шоттки, сформированный нанесением плёнки сплава никель-платина-ванадий с последующей термообработкой, металлизацию анода из последовательно нанесённых слоев ванадия, алюминия или его сплавов, титана, никеля и серебра, металлизацию катода из последовательно нанесённых слоев титана, никеля и серебра.

В диоде Шоттки данной конструкции используется плёнка сплава никель-платина-ванадий, что позволяет снизить удельный расход платины. Однако толщина данного слоя от 35 до 70 нм является избыточной, что обусловливает повышенный уровень удельного расхода платины.

В основу настоящего изобретения положена задача уменьшения удельного расхода платины без увеличения уровня обратного тока.

Сущность изобретения заключается в том, что в диоде Шоттки, содержащем сильнолегированную кремниевую подложку η-типа проводимости со сформированным окисленным слаболегированным эпитаксиальным слоем того же типа проводимости и охранным кольцом р-типа проводимости, вскрытое в окисле кремния контактное окно, электрод Шоттки, сформированный из плёнки сплава никель-платинаванадий, металлизацию анода из последовательно нанесённых слоев ванадия, алюминия или его сплавов, титана, никеля и серебра, металлизацию катода из последовательно нанесённых слоев титана, никеля и серебра, плёнку сплава никель-платина-ванадий формируют толщиной от 10 до 20 нм.

Сопоставительный анализ изобретения с прототипом показал, что заявляемая конструкция диода Шоттки отличается от известной тем, что плёнку сплава никель-платина-ванадий формируют толщиной от 10 до 20 нм.

Решение поставленной в изобретении задачи объясняется следующим образом. В заявляемой конструкции диода Шоттки используется электрод Шоттки, выполненный с использованием плёнки сплава никель-платина-ванадий толщиной от 10 до 20 нм.

При формировании электрода Шоттки из сплава никель-платина-ванадий удельный расход платины прямо пропорционален толщине плёнки и содержанию в ней платины. Таким образом, можно уменьшать удельный расход платины путём уменьшения толщины плёнки сплава никель-платина-ванадий до тех пор, пока ещё обеспечивается формирование сплошного барьера Шоттки, без увеличения уровня обратного тока диодов Шоттки.

При толщине плёнки сплава никель-платина-ванадий менее 10 нм не обеспечивается формирование сплошного барьера Шоттки, что приводит к снижению высоты барьера Шоттки и, как следствие, увеличению уровня обратного тока диодов Шоттки.

При толщине плёнки сплава никель-платина-ванадий более 20 нм дальнейший эффект в уменьшении уровня обратного тока не наблюдается, но возрастает удельный расход платины, что экономически не целесообразно.

Сущность изобретения поясняется на фигуре, где изображен поперечный разрез диода Шоттки в соответствии с предлагаемым техническим решением, содержащего сильнолегированную кремниевую подложку η-типа проводимости (1) со сформированным окисленным слаболегированным эпитаксиальным слоем того же типа проводимости (2) и охранным кольцом р-типа проводимости (3), вскрытое в окисле кремния (4) контактное окно, электрод Шоттки, сформированный из плёнки сплава никельплатина-ванадий (5), металлизацию анода (6) из последовательно нанесённых слоев ванадия, алюминия или его сплавов, титана, никеля и серебра, металлизацию катода (7) из последовательно нанесённых слоев титана, никеля и серебра.

- 1 027445

Данная структура может быть изготовлена следующим образом. В исходной эпитаксиальной п+/пструктуре стандартными методами окисления, фотолитографии и диффузии формируется область охранного кольца р-типа проводимости (3). Затем при помощи фотолитографии и последующего жидкостного травления вскрывается контактное окно требуемой конфигурации. Далее, после соответствующей подготовки поверхности, методом магнетронного распыления наносится плёнка сплава никель-платинаванадий (5), поверх которого методом магнетронного распыления наносится слой ванадия, проводится термообработка в инертной или восстановительной среде при температуре от 200 до 450°С в течение интервала времени, составляющего от 60 до 300 мин, термообработка в инертной или восстановительной среде при температуре от 525 до 575°С в течение интервала времени, составляющего от 15 до 60 мин, удаление слоя ванадия и непрореагировавших остатков сплава никель-платина-ванадий. После этого методом магнетронного распыления формируют металлизацию анода (6) последовательным нанесением слоев ванадия, алюминия или его сплавов, титана, никеля и серебра, а последующей фотолитографией формируют её конфигурацию. Затем проводят подшлифовку эпитаксиальной структуры с обратной стороны до требуемой толщины и методом магнетронного распыления создают металлизацию катода (7) последовательным нанесением слоев титана, никеля и серебра.

Работает предлагаемый диод Шоттки следующим образом. Электрод Шоттки, сформированный нанесением плёнки сплава никель-платина-ванадий (5) с последующими термообработками, контактирует с кремнием и образует барьер Шоттки, обеспечивающий заданные электрические свойства диода Шоттки, такие как высота барьера Шоттки, форма вольт-амперной характеристики, обратный ток, падение напряжения при прямом смещении. Охранное кольцо (3) служит для устранения краевых токов утечки по периметру барьерного электрода. Металлизация анода (6) служит для создания полевой обкладки по наружному периметру охранного кольца (3), предотвращающей поверхностный пробой р-п перехода при обратном смещении, обеспечения однородного распределения тока по всей площади барьера Шоттки и для создания необходимых условий для подсоединения внешнего вывода с планарной стороны кристалла. Металлизация катода (7) обеспечивает механическое и электрическое соединение кристалла диода Шоттки с теплоотводом корпуса диода Шоттки.

В таблице приведены сравнительные характеристики диодов Шоттки, изготовленных в соответствии с настоящим изобретением по отношению к прототипу.

Сравнительная характеристика удельного расхода платины и уровня обратного тока диодов Шоттки

№ п/п	Тип барьерного слоя электрода Шоттки	Толщина плёнки сплава никельплатина-ванадий, нм	Рр₍/Рр{ пр	1обр/1обр пр
1	ΝΐΡίν	3	0,043	2,20
2	ΝΐΡίν	10	0,143	1,03
3	ΝΐΡίν	15	0,214	1,0
4	ΝΐΡίν	20	0,286	1,0
5	ΝΐΡίν	30	0,429	1,0
6	ΝΐΡίν (прототип)	70	1,0	1,0

Ρρΐ/Ρρι пр - отношение удельного расхода платины на одну пластину диодов Шоттки, изготовленных в соответствии с настоящим изобретением к расходу платины на одну пластину диодов Шоттки-прототипа.

1обр/1обр пр - отношение уровня обратного тока диодов Шоттки, изготовленных в соответствии с настоящим изобретением к уровню обратного тока диодов Шоттки-прототипа.

Таким образом, предлагаемая конструкция диода Шоттки по сравнению с прототипом позволяет решить задачу уменьшения удельного расхода платины в 3,5-7,0 раз без увеличения уровня обратного тока.

Источники информации

1. Зи С. Физика полупроводниковых приборов: Кн. 1/Пер. с англ. - М.: Мир, 1984. - С. 456.

2. Патент РБ 10443, МПК Н01Б 29/48, опубл. 30.04.2008.

3. Формирование барьеров Шоттки на основе никель-платинового силипидного сплава/Солодуха В.А. и др.//Микроэлектроника. - 2014. - Т. 43, № 1, с. 9-16.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Диод Шоттки, содержащий сильнолегированную кремниевую подложку п-типа проводимости со сформированным окисленным слаболегированным эпитаксиальным слоем того же типа проводимости и охранным кольцом р-типа проводимости, вскрытое в окисле кремния контактное окно, электрод Шоттки, сформированный из плёнки сплава никель-платина-ванадий, металлизацию анода из последовательно нанесённых слоев ванадия, алюминия или его сплавов, титана, никеля и серебра, металлизацию катода из последовательно нанесённых слоев титана, никеля и серебра, отличающийся тем, что плёнку сплава ни- 2 027445 кель-платина-ванадий формируют толщиной от 10 до 20 нм.