[实用新型]增强型沟槽式整流器件

说明书

技术领域

本实用新型涉及整流器件，特别涉及一种增强型沟槽式整流器件。 

背景技术

整流器件作为交流到直流的转换器件，要求单向导通特性，即正向导通时开启电压低，导通电阻小，而反向时阻断电压高，反向漏电小。 

肖特基势垒二极管作为整流器件已经在电源应用领域使用了数十年。相对于PN结二极管而言，肖特基势垒二极管具有正向开启电压低和开关速度快的优点，这使其非常适合应用于开关电源以及高频场合。肖特基势垒二极管的反向恢复时间非常短，该时间主要由器件的寄生电容决定，而不像PN结二极管那样由少子复合时间决定。因此，肖特基势垒二极管整流器件可以有效的降低开关功率损耗。 

肖特基势垒二极管是利用金属与半导体接触形成的金属－半导体结原理制作的。传统的平面型肖特基势垒二极管器件通常由位于下方的高掺杂浓度的N +衬底和位于上方的低掺杂浓度的N－外延生长层构成，高掺杂浓度的N +衬底底面沉积下金属层形成欧姆接触，构成肖特基势垒二极管的阴极；低掺杂浓度的N－外延生长层顶面沉积上金属层形成肖特基势垒接触，构成肖特基势垒二极管的阳极。金属与N型单晶硅的功函数差形成势垒，该势垒的高低决定了肖特基势垒二极管的特性，较低的势垒可以减小正向导通开启电压，但是会使反向漏电增大，反向阻断电压降低；反之，较高的势垒会增大正向导通开启电压，同时使反向漏电减小，反向阻断能力增强。然而，与pn结二极管相比，传统的平面型肖特基势垒二极管总体来说反向漏电大，反向阻断电压低。 

发明内容

本实用新型目的是提供一种增强型沟槽式整流器件，其调制器件反向偏置时候的电场分布，增强器件反向电压阻断能力，并为器件性能调整提供更多灵活性。 

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种增强型沟槽式整流器件，在俯视平面上，该器件的有源区由若干个肖特基势垒二极管单胞并联构成，此肖特基势垒二极管单胞的纵向截面上，每个肖特基势垒二极管单胞包括位于硅片背面下金属层，位于所述下金属层上方重掺杂第一导电类型的衬底层，此衬底层与下金属层之间形成欧姆接触，位于所述衬底层上方轻掺杂第一导电类型的外延层，位于所述外延层上方的上金属层，从所述外延层上表面并延伸至外延层中部的沟槽，相邻沟槽之间外延层区域形成第一导电类型的单晶硅凸台，此单晶硅凸台顶面与上金属层之间形成肖特基势垒接触；一栅沟槽位于所述沟槽内，此栅沟槽内填充有导电多晶硅并与上金属层之间形成欧姆接触，所述栅沟槽和外延层之间均通过二氧化硅隔离； 

所述单晶硅凸台内并贴附于沟槽侧表面具有第二导电类型掺杂区，此第二导电类型掺杂区顶部与外延层上表面之间具有重掺杂第二导电类型掺杂区，所述第二导电类型掺杂区和重掺杂第二导电类型掺杂区均与外延层形成pn结界面。

上述技术方案中进一步改进的技术方案如下： 

作为优选方案，所述第二导电类型掺杂区和重掺杂第二导电类型掺杂区另一侧具有第一导电类型的外延分层，外延分层下表面高于所述第二导电类型掺杂区下表面，此外延分层位于外延层上部且外延分层的掺杂浓度大于外延层的掺杂浓度。

由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点和效果： 

本实用新型在高于沟槽底部的单晶硅凸台一侧引入P型掺杂区域，调制器件反向偏置时候的电场分布，增强器件反向电压阻断能力。同时，可针对不同的P型区域掺杂浓度，调整与之对应的单晶硅凸台另外一侧的N型区域掺杂浓度，为器件性能调整提供更多灵活性。另外，用导电多晶硅代替金属，填入沟槽中，相较金属，导电多晶硅有更强的缝隙填充能力，为器件结构设计提供更多灵活型；其次，本实用新型结构对电场分布进一步调制，电场强度在沟槽底部附近出现峰值后，可以继续维持较高的值，如图2中电场强度曲线所示。电场强度曲线所包围的面积对应器件反向偏置时候的反向阻断电压，图2中斜线阴影区域对应传统沟槽器件（左侧结构）的反向阻断电压，斜线阴影区域与十字线阴影区域之和对应本实用新型具有pn结结构沟槽器件（右侧结构）的反向阻断电压，十字线阴影区域即为pn结结构带来的反向阻断电压增加部分。

附图说明

附图1为本实用新型增强型沟槽式整流器件结构示意图； 

附图2为本实用新型器件与传统沟槽结构器件反向偏置电场强度分布曲线对比图。