[发明专利]一种高压肖特基二极管

说明书

技术领域

本发明属于半导体领域，特别是涉及一种高压肖特基二极管。

背景技术

随着高功率电子器件的发展，高压二极管逐渐成为了电力电子应用中的一个核心元器件。目前市场所采用的高压二极管种类主要有高压PN结二极管、肖特基势垒二极管以及JBS二极管。

现有的一种高压PN结二极管的结构如图1所示，其包括依次层叠的阴电极101、半导体衬底102、N型层103、P型层104以及阳电极105。然而，在这种高压PN结二极管中，因为大量少数载流子的存在，反向恢复速度慢。

现有的一种肖特基势垒二极管的结构如图2所示，其包括依次层叠的阴电极101、半导体衬底102、N型层103、金属层204以及阳电极105。这种肖特基势垒二极管Schottky Barrier Diode(SBD)是利用金属与半导接触形成的金属－半导体结，其具有开关速度快的优点。但在高压（>300V)应用中，由于其正向压降大（由N-区电阻引起的），而且反向漏电流大（由肖特基势垒下降引起的），一般很难制造电压在300V以上的肖特基势垒二极管。

现有的一种JBS二极管的结构如图3所示，其包括依次层叠的阴电极101、半导体衬底102、N型层103、金属层204以及阳电极105，以及分别分布于所述N型层内两侧的两P型层306。JBS二极管在原有的肖特基势垒二极管中引入了一个PN结来保护肖特基势垒，可以减小漏电。但效果受到PN结结深的限制。而且JBS仍然没有解决正向压降大的问题（由N-区电阻引起的）。

虽然现在市场上有用宽带半导体材料如碳化硅肖特基势垒二极管来解决上列问题，但碳化硅材料和碳化硅肖特基势垒二极管的制作成本非常高，从而受到了很大的限制。

鉴于以上问题，提供一种集成于硅材料上，开关速度快、正向压降低和反向漏电小且耐高压的肖特基势垒二极管实属必要。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种高压肖特基二极管，用于解决现有技术中耐高压能力较弱、反相漏电流大、正向压降大或制作成本过高的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种高压肖特基二极管，所述高压肖特基二极管至少包括：

N型掺杂层，其下表面结合有阴电极；

超结结构，包括至少一个下表面结合于所述N型掺杂层的上表面、且与该N型掺杂层的上表面呈垂向延伸的P型柱，以及至少一个侧面结合于与其相邻的P型柱、下表面结合于所述N型掺杂层的上表面、且与该N型掺杂层的上表面呈垂向延伸的N型柱；

金属层，结合于所述超结结构的上表面形成肖特基结；

阳电极，结合于所述金属层表面。

作为本发明的高压肖特基二极管的一种优选方案，所述金属层覆盖于所述超结结构的全部上表面。

作为本发明的高压肖特基二极管的另一种优选方案，所述高压肖特基二极管还包括一介质层，该介质层结合于所述P型柱的全部上表面及所述N型柱的部分上表面，且所述金属层结合于所述N型柱没被该介质层覆盖的上表面。

在上述的方案中，所述介质层为氧化硅或氮化硅。

在本发明的高压肖特基二极管中，所述N型掺杂层及超结结构均为硅材料。

在本发明的高压肖特基二极管中，所述N型掺杂层为重掺杂的N型掺杂层，所述N型柱为轻掺杂的N型柱。

在本发明的高压肖特基二极管中，所述金属层为Ti、Pt、W、Ni、Au、Co、Pb、Ag、Al或其任意组合的合金。

如上所述，本发明的高压肖特基二极管，具有以下有益效果：所述高压肖特基二极管包括依次层叠的阴电极、N型掺杂层、超结结构，结合于所述超结结构P型柱全部上表面及N型柱部分表面的介质层、结合于所述N型柱未被介质层覆盖的上表面的金属层以及与该金属层结合的阳电极，所述超结结构包括至少一个P型柱及至少一个N型柱，增加P型柱的设计能大大地提升N型柱的掺杂浓度，大大地降低了正向阻抗以及大大地减小反向的漏电流，同时增加了二极管的反应速度。本发明的高压肖特基二极管可利用改变P型柱的属性达到所需的耐压程度，可用于设计600V或以上的器件。本发明结构简单，制作成本较低，适用于工业生产。

附图说明

图1显示为现有技术中的一种高压PN结二极管的结构示意图。

图2显示为现有技术中的一种肖特基势垒二极管的结构示意图。

图3显示为现有技术中的一种JBS二极管的结构示意图。

图4显示为本发明的高压肖特基二极管的一种实施方式结构示意图。