[发明专利]底部阳极肖特基二极管的结构与形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种肖特基二极管器件。更特别的是，本发明涉及多应用的制造设置在P型衬底上的肖特基二极管或形成底部阳极的肖特基二极管器件的结构与方法。

背景技术

传统的肖特基二极管通常具有垂直结构，其形成在一N型衬底上，并将阴极设置在衬底的底部，这种结构往往会在应用上遭受到各种困难的限制。当高电压的偏压施加到衬底上，这种形成在N型衬底并在衬底底部具有阴极的肖特基二极管和一些组件结构并不兼容。再者，对在高压器件来说，当使用承载在N型衬底上且阴极设置在衬底底部的垂直型肖特基二极管时，需要一个安装了芯片的散热沟渠(heat sink)来进行电性隔绝，从而导致热耗散受到限制，并提高了系统设计的复杂性。

不同类型的垂直型肖特基二极管已经陆续被提出公开。图1A描述一种形成在N型衬底顶部的结势垒控制肖特基(Junction Barrier Controlled Schotty)二极管的剖视图，以及图1B描述一种可供选择的肖特基二极管，该肖特基二极管实现了设置在N型衬底底部上的沟槽式金属氧化物半导体结势垒控制肖特基(Trench MOS-Barrier Controlled Schottky，TMBS)二极管。在上述任何一种肖特基二极管中，肖特基势垒能屏蔽位于垂直低掺杂阴极N型区域中的若干耗尽区域的高电压。图1C与图1D显示了在第4,134,123号专利中描述的可供选择的JBS二极管，该JSB二极管具有若干P+型区域夹置在顶部的阳极区域以及阴极区域之间。然而，如这些说明所叙述的具有垂直结构且阴极位于底部的肖特基二极管，对在某些特定的应用方面仍然会受限于上述的各种困难，尤其当应用在可携式装置时，必须在小的封装结构内具备多样功能，以减少组件数量与体积。特别的是，对于功率升压型转换器的应用来说，肖特基二极管的阳极是连接到金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的漏极，而漏极通常位于MOSFET芯片的底部。可期望通过将肖特基二极管共同封装到MOSFET的封装结构中，以减少阳极寄生电感；有需要利用两个分开的芯片衬垫用以分别安装MOSFET与肖特基二极管。然而，这样会增加装置的复杂度与成本。

因此，在肖特基二极管的组件设计与制造的技术中，仍然存在有寻求新的构造与制作方法的必要，以提供新颖的和改良的具有阳极在衬底底部的肖特基二极管，使上述问题与限制能够被解决。

发明内容

鉴于以上的问题，本发明的一个目的在于提供一种新颖的与改良的肖特基二极管，其可实现将肖特基势垒控制层直接设置在肖特基势垒金属的下方，以此控制肖特基势垒的高度与宽度，用以改善肖特基二极管的工作效率。

本发明的另一目的在于通过形成一低能量浅N型植入来提供一种新颖的与改良的底部阳极肖特基(Bottom-Anode Schottky，BAS)二极管，因此，可以通过使用低能量浅植入来调整肖特基的势垒高度与宽度，用来控制漏电流相对于正向电压的平衡。

本发明的另一目的在于提供一种改良的底部阳极肖特基二极管器件，具有一增加的深宽比(表示为D/W)，例如，增加用作为JBS区域的掺杂N+型区域的深度相对于肖特基接触区域的宽度的深宽比，因此可以减少反向漏电流。

本发明的另一目的在于提供一种改良的底部阳极肖特基二极管器件，将肖特基接触金属设置在数个沟槽中，并在环绕侧壁周围和沟槽底面的下方植入若干掺杂区域，进一步提高作为JBS区域的N+型掺杂区域的深度相对于肖特基接触区域的宽度的深宽比，因此进一步减少反向漏电流。

本发明的另一目的在于提供一种改良的底部阳极肖特基二极管器件，其应用一轻掺杂窄带隙材料构成的薄层直接设置在肖特基势垒金属的下方，从而可通过控制薄层的厚度与成分来控制势垒的高度与宽度。