[发明专利]肖特基势垒二极管

说明书

技术领域

本发明涉及一种肖特基势垒二极管，具体是涉及一种改善肖特基势垒二极管的反向浪涌电流耐量的技术。

本申请主张于2011年3月7日在日本申请的特愿2011-049621号的优先权，并在此引用其内容。

背景技术

肖特基势垒二极管(以下简称“SBD”)是将半导体层与金属层通过肖特基接合、利用肖特基障壁的整流作用的半导体元件。SBD可以比一般的PN接合二极管更快速地工作，具有顺向电压下降较小的特性。

具有这样的SBD的转换电源，例如在紧急情况下进行紧急停止时，由n型半导体层向金属层施加的逆向电压，可能会超过SBD的耐压上限(以下简称“反向浪涌电流耐量”)。如果超过反向浪涌电流耐量，则可能导致SBD的损坏。

作为反向浪涌电流耐量的二极管的一个实例，我们知道如图1所示的采用了结势垒肖特基(Junction Barrier Schottky：以下简称JBS)结构的二极管。

图4所示的是以往的JBS二极管的一个实例。JBS二极管100，例如在由SiC等构成的半导体基板101的一面形成的n型半导体层102上，金属层103被肖特基接合。另外，从该金属层103的周缘附近至外侧，形成有绝缘层104。而且在金属层103与绝缘层104的连接部分、即绝缘层104的周缘部分重叠，形成由P型半导体构成的护圈层105。这样的护圈层105是通过在n型半导体层102注入离子等将杂质扩散形成的，用于缓和在肖特基接合的n型半导体层102与金属层103的周缘区域产生的电场集中。

另一方面，护圈层105的内侧、即中心区域上，被形成为JBS结构。例如，在护圈层105的内侧，形成有多个在每一定间隔的由p型半导体构成的第二半导体层106。在这样的与n型半导体层102之间被pn接合的第二半导体层106，被设计为比n型半导体层102与金属层103的肖特基接合部及其周边的绝缘层104的耐压更低。这样，向由第二半导体层106构成的JBS吸引逆向电流(反向浪涌电流)的负荷，就可以改善肖特基接合部的反向浪涌电流耐量(例如，参照Material Science Forum Vols.527-529(2006)，pp1155-1158)。

发明内容

发明要解决的课题

但是，上述以往的JBS二极管，p型的第二半导体层由于被配置为与n型半导体层和金属层的肖特基接合部邻近，因而从肖特基接合部沿第二半导体层延伸有空乏层。因此就无法将第二半导体层的耐压充分减小。结果是，在具有这种以往的JBS结构的SBD中，实际上几乎无法缓和周缘区域的电场集中，也就无法改善反向浪涌电流耐量。

解决课题的手段

本发明的实施方式中的肖特基势垒二极管，具有：内碳化硅构成的基板；包含在所述基板内、由与该基板的第一面邻接的n型半导体构成的第一半导体层；与该第一半导体层肖特基接合的金属层；与该金属层的周缘区域相接、向外侧扩展的第一绝缘层；沿该第一绝缘层和所述金属层接触的周缘区域、由在所述第一半导体层内形成的p型半导体构成的护圈层；从该护圈层向所述基板的中心区域、在所述第一半导体层内、形成有多个在每个第1间隔的由p型半导体构成的第二半导体层；位于所述基板的第一面上、在所述护圈层和与该护圈层邻接的所述第二半导体层之间形成的第二绝缘层；位于所述基板的第一面上、在相互邻接的所述第二半导体层之间形成的第三绝缘层。

所述第二半导体层可以由P+型半导体区域和P-型半导体区域构成。

所述第一绝缘层、所述第二绝缘层及所述第三绝缘层，可以具有与所述第一半导体层重合形成的均一扩展的绝缘体进行图形化(patterning)的结构。

所述第一绝缘层，可以是由半导体氧化物构成。

所述肖特基势垒二极管可以具有位于所述第一面上、与所述第二半导体层接合的欧姆电极。

所述肖特基势垒二极管可以是所述第二绝缘层在平视下包围所述第三绝缘层、所述第一绝缘层在平视下包围所述第二绝缘层的结构。

所述肖特基势垒二极管可以是所述第一绝缘层覆盖所述护圈层的外缘部分、所述金属层与所述护圈层的内缘部分相接的结构。

发明效果

通过本发明的肖特基势垒二极管，基于第二绝缘层、第三绝缘层，可以防止空乏层从第一半导体层与金属层的肖特基接合部沿第二半导体层的侧面延伸。