[发明专利]一种肖特基二极管器件

说明书

一种肖特基二极管，属于半导体功率技术领域。本发明包括自下而上依次设置的金属化阴极、N+半导体衬底、N型半导体纳米线阵列、肖特基金属和金属化阳极，N型半导体纳米线空隙之间填充有复合绝缘介质层。由于不同介电常数的绝缘介质层形成的复合界面能够引入电场峰值，并且靠近金属化阳极一侧的绝缘介质层的介电常数较高，故而能够有效降低肖特基结处表面电场，使得半导体纳米线内部的电场分布更加均匀。由此提高器件的击穿电压并可适当增大半导体纳米线的掺杂浓度以降低导通电阻、减小导通损耗，从而改善肖特基二极管的击穿电压和正向导通压降的矛盾关系。

技术领域

本发明属于功率半导体技术领域，具体涉及一种肖特基二极管。

背景技术

二极管广泛应用于各类电子产品中，是一种不可或缺的电子元器件。功率二极管中应用最广泛的包括PN结二极管、肖特基二极管(SBD)、结势垒二极管(JBS)等。其中，肖特基二极管又称为肖特基势垒二极管，是基于半导体物理金属-半导体接触理论而发展起来的一类两端半导体器件，其金属和半导体之间形成电气非线性接触，具有较低的开启电压和导通压降；又因为是单极导电，无载流子存储效应，因而反向恢复时间短，开关速度很快，被广泛应用在各种高频、微波、整流、开关电源及高速电路中。但是，肖特基二极管的反向漏电流较大，温度特性较差，且传统的平面型结构容易发生表面击穿。由于肖特基二极管是单极器件，其击穿电压和正向导通压降之间也存在“硅极限”问题，即如若要提高肖特基二极管的击穿电压，则需要降低其漂移区掺杂浓度、增大漂移区的厚度，这必然会引起导通压降的增大以及正向导通损耗的增加。

发明内容

鉴于上文所述，本发明针对SBD的反向击穿电压与正向导通压降之间存在矛盾关系这一技术缺陷，提供一种基于纵向纳米线阵列之间填充复合绝缘介质层的肖特基二极管，该结构中复合绝缘介质层能够在器件体内引入降低肖特基结处电场的电场峰值，实现其对纳米线体内电场的调节，使得纳米线能够很快完全耗尽，在进一步提高反向击穿电压的同时也降低了正向导通压降。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种肖特基二极管，其结构包括自下而上依次设置的金属化阴极1、N+半导体衬底2、N型半导体纳米线阵列、肖特基金属5和金属化阳极6，其特征在于：所述N型半导体纳米线阵列由相互独立、互不接触的N型半导体纳米线3组成；N型半导体纳米线阵列之间填充有复合绝缘介质层4；所述复合绝缘介质层4是由至少两层绝缘介质层按照介电常数自下而上递增的规律相叠而成；所述复合绝缘介质层4的下表面与N+半导体衬底2相接触，复合绝缘介质层4和N型半导体纳米线阵列的上表面与肖特基金属5相接触。

进一步地，本发明中N型半导体纳米线3的直径为10nm～1000nm。

进一步地，本发明中N型半导体纳米线3的形状为圆柱体、立方体、六棱柱或任何可实现的几何体。

进一步地，本发明中N型半导体纳米线3排列成方形、条形、品字形、六角形或任何可实现方式的阵列。

进一步地，本发明中半导体纳米线3的材料为硅、锗硅(SiGe)、碳化硅(SiC)、砷化镓(GaAs)、氮化镓(GaN)或任何合适的其他半导体材料。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明通过在肖特基二极管的半导体纳米线的空隙间填充复合绝缘介质层，由于高低介电常数的绝缘介质层之间的接触界面可以引入电场峰值，因此通过合理调节复合绝缘介质层中接触界面的位置，进而在器件体内引入得以降低肖特基结处电场的电场峰值，使得半导体纳米线内部的电场分布更加均匀。本发明由此能够提高器件的击穿电压并可适当增大半导体纳米线的掺杂浓度以降低导通电阻、减小导通损耗，从而改善肖特基二极管击穿电压(BV)和正向导通压降之间的矛盾关系。

附图说明

图1是本发明实施例1提供的一种肖特基二极管的剖面结构示意图。