TWI518921B - 蕭基二極體結構 - Google Patents

Description

蕭基二極體結構

本發明是有關於一種蕭基二極體結構，特別是有關於一種具有線性濃度之護環區之蕭基二極體結構。

蕭基二極體(Schottky Diode)是利用金屬/半導體接面形成蕭基障壁(Schottky Barrier)，由於金屬中沒有少數載子，在開關切換時不會造成時間延遲，因此廣泛地應用於電力電子系統之開關元件。

然而，由於蕭基二極體的反向偏壓較低及反向漏電流較大，且漏電流容易隨著溫度升高而急遽增加，因此在習知之蕭基二極體的發展中，如何獲得較高的擊穿電壓(Breakdown Voltage)、降低順向電壓(Forward Voltage)及降低漏電流(Leakage Current)一直是蕭基二極體發展的關鍵。

有鑑於上述習知技藝之問題，本發明之其中之一目的在於提供一種蕭基二極體結構，其磊晶層中具有線性濃度之護環區不僅可使得蕭基二極體的擊穿電壓提高、順向電壓降低及漏電流降低，更可消除邊緣之電場以提高蕭基二極體之耐壓能力。

此蕭基二極體結構至少包含具有第一導電類型之基板；具有第一導電類型之磊晶層，位於基板之第一表面上；具有第二導電類型之複數個護環區，分別位於磊晶層中之兩側，其中複數個護環區之摻雜濃度係朝著磊晶層之兩側而線性遞減；氧化層，覆蓋磊晶層且位於複數個護環區上，以暴露出複數個護環區間之磊晶層；以及第一金屬層，位於已暴露之磊晶層上。

其中，基板及磊晶層可例如為碳化矽(SiC)，第一導電類型及第二導電類型則可例如分別為N型及P型。

此外，此蕭基二極體結構更包含第二金屬層位於基板之第二表面上。

前述之蕭基二極體結構之順向電壓(Forward Voltage)可例如介於1.5伏特(V)至1.8伏特(V)。前述之蕭基二極體結構之擊穿電壓(Breakdown Voltage)可例如介於600伏特(V)至900伏特(V)。

承上所述，依據本發明之蕭基二極體結構，其可具有一或多個下述優點：

(1) 本發明之蕭基二極體結構利用具有線性濃度之護環區以使得蕭基二極體的擊穿電壓提高、順向電壓降低及漏電流降低。

(2) 本發明之蕭基二極體結構利用具有線性濃度之護環區以消除蕭基二極體邊緣之電場，進而提高蕭基二極體的耐壓能力。

(3) 本發明之蕭基二極體結構利用碳化矽之基板及磊晶層以提高蕭基二極體的擊穿電壓。

茲為使 貴審查委員對本發明之技術特徵及所達到之功效有更進一步之瞭解與認識，謹佐以較佳之實施例及配合詳細之說明如後。

10‧‧‧基板
20‧‧‧磊晶層
30、31、32、33‧‧‧護環區
40‧‧‧氧化層
50‧‧‧第一金屬層
60‧‧‧第二金屬層

第1圖係為本發明之蕭基二極體結構之第一實施例示意圖。
第2圖係為本發明之蕭基二極體結構之第二實施例示意圖。

以下將參照相關圖式，說明依本發明之蕭基二極體結構之實施例，為使便於理解，下述實施例中之相同元件係以相同之符號標示來說明。

請參閱第1圖，第1圖係為本發明之蕭基二極體結構之第一實施例示意圖。本發明之較佳實施例中之第一導電類型及第二導電類型係分別以N型及P型作舉例，惟本發明不限於此。

此蕭基二極體結構至少包含具有第一導電類型之基板10、具有第一導電類型之磊晶層20、具有第二導電類型之複數個護環區30、氧化層40及第一金屬層50。

續言之，具有第一導電類型之磊晶層20係可例如以物理氣相沉積(Physical Vapor Deposition, PVD)法或化學氣相沉積(Chemical Vapor Deposition, CVD)法形成於基板10上，此磊晶層20主要係用以在反向操作時形成空乏區(Depletion Region)以承受高電壓。其中，基板10較佳為N+型摻雜碳化矽基板以使得基板10背面形成良好的歐姆接觸，磊晶層20較佳為N-型碳化矽磊晶層。

由於碳化矽相較於矽具有較寬的能隙、較高的擊穿電壓、較高的熱傳導係數及較高的電子飽和速度等特性，因此利用碳化矽之基板10及磊晶層20，可提高此蕭基二極體的擊穿電壓。

續言之，具有第二導電類型之複數個護環區30係分別形成於磊晶層20中之兩側，並且複數個護環區30之摻雜濃度係朝著磊晶層20之兩側而線性遞減。其中，具有線性濃度之複數個護環區30較佳為P型護環區，且可例如以離子佈植製程形成，惟本發明不限於此。

因此，藉由磊晶層20中具有線性濃度之複數個護環區30不僅可使得蕭基二極體的擊穿電壓提高、順向電壓降低及漏電流降低以外，更可藉由複數個護環區30之摻雜濃度朝著磊晶層20之兩側而線性遞減之特性，使得蕭基二極體邊緣之電場消除，進而提高蕭基二極體之耐壓能力。

續言之，氧化層40係覆蓋磊晶層20且位於複數個護環區30上，並且可例如藉由習知之微影及蝕刻製程對氧化層40進行圖案化，使得複數個護環區30間之磊晶層20暴露出來。

續言之，第一金屬層50(即陽極電極)係形成於已暴露之磊晶層20上，以藉由磊晶層20/第一金屬層50接面形成蕭基障壁(Schottky Barrier)。此外，此蕭基二極體結構更包含第二金屬層60(即陰極電極)位於基板10之背面。

因此，藉由本發明之蕭基二極體結構可使得蕭基二極體的擊穿電壓提高、順向電壓降低及漏電流降低。其中，順向電壓可例如介於1.5 V至1.8 V；擊穿電壓可例如介於600 V至900 V。

請參閱第2圖，第2圖係為本發明之蕭基二極體結構之第二實施例示意圖。第二實施例與第一實施例之差異僅在於複數個護環區31、32、33。

在第一實施例中，磊晶層20兩側之護環區30係分別為一個，而第二實施例中之磊晶層20兩側之護環區31、32、33則分別為三個，且複數個護環區31、32、33之摻雜濃度係朝著磊晶層20之兩側而線性遞減，亦即護環區31之摻雜濃度大於護環區32之摻雜濃度，而護環區32之摻雜濃度大於護環區33之摻雜濃度。

如此一來，藉由複數個護環區31、32、33之摻雜濃度朝著磊晶層20之兩側而線性遞減之特性，可使得蕭基二極體邊緣之電場消除，進而提高蕭基二極體之耐壓能力。惟，本發明不限於此，只要摻雜濃度係朝著磊晶層20之兩側而線性遞減之複數個護環區，皆應屬本發明所請求保護之範圍。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。

無

10‧‧‧基板

20‧‧‧磊晶層

30‧‧‧護環區

40‧‧‧氧化層

50‧‧‧第一金屬層

60‧‧‧第二金屬層

Claims (6)

1. 一種蕭基二極體(Schottky Diode)結構，包含：具有一第一導電類型之一基板；具有該第一導電類型之一磊晶層，位於該基板之一第一表面上；具有一第二導電類型之複數個護環區，分別位於該磊晶層中之兩側，其中該些護環區之摻雜濃度係朝著該磊晶層之兩側而線性遞減；一氧化層，覆蓋該磊晶層且位於該些護環區上，以暴露出該些護環區間之該磊晶層；以及一第一金屬層，位於已暴露之該磊晶層上。
2. 如申請專利範圍第1項所述之蕭基二極體結構，更包含一第二金屬層位於該基板之一第二表面上。
3. 如申請專利範圍第1項所述之蕭基二極體結構，其中該第一導電類型及該第二導電類型分別為N型及P型。
4. 如申請專利範圍第1項所述之蕭基二極體結構，其中該基板及該磊晶層為碳化矽(SiC)。
5. 如申請專利範圍第1項所述之蕭基二極體結構，其中該蕭基二極體結構之順向電壓(Forward Voltage)介於1.5伏特(V)至1.8伏特(V)。
6. 如申請專利範圍第1項所述之蕭基二極體結構，其中該蕭基二極體結構之擊穿電壓(Breakdown Voltage)介於600伏特(V)至900伏特(V)。