專(zhuān)利名稱(chēng)：利用所產(chǎn)生的空乏區(qū)降低逆向漏電流的蕭特基二極管結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于一種二極管，尤指一種在第一導(dǎo)電性材料半導(dǎo)體基板內(nèi)部形成線狀分 布的第二導(dǎo)電性材料區(qū)域而產(chǎn)生空乏區(qū)，以降低逆向漏電流及順向壓降的蕭特基二極管結(jié) 構(gòu)。
背景技術(shù)：
請(qǐng)參考圖5所示，圖中所示特性曲線A為一般P-N接面的二極管，另一曲線B為一 般蕭特基二極管的特性曲線。其中，當(dāng)施加在二極管的電流為順向電流時(shí)，可看出P-N接面 二極管在順向?qū)щ娏餍〉姆秶漤樝驂航蹈哂谑捥鼗O管的順向壓降，惟一般的P-N接 面二極管當(dāng)施加在其元件的順向電流增大后，其元件隨著每增加的單位電流所提高的順向 壓降會(huì)小于蕭特基二極管每增加單位電流所提高的順向壓降，蕭特基二極管在大順向電流 的工作區(qū)域時(shí)，其順向壓降的變化類(lèi)似電阻特性，將會(huì)快速增加，故遠(yuǎn)比P-N接面二極管的 順向壓降高，若能障高度(barrier height)越低則此現(xiàn)象將會(huì)越明顯。如圖5所示，P-N接 面二極管和蕭特基二極管的順向壓降會(huì)在電流區(qū)域有交叉的點(diǎn)出現(xiàn)。相較于P-N接面二極 管，蕭特基二極管的順向?qū)妷狠^低且反向恢復(fù)時(shí)間小，可應(yīng)用于高速操作，所以常被應(yīng) 用于高頻率的整流。以另一個(gè)角度來(lái)看，當(dāng)施加逆向電壓時(shí)，可發(fā)現(xiàn)蕭特基二極管的逆向漏電流明顯 高于P-N接面二極管，此為蕭特基二極管的缺點(diǎn)，惟目前缺乏在高電流密度或低電流密度 所產(chǎn)生的順向壓降都要很低的情況下都能保有高速操作優(yōu)勢(shì)，并在逆向電壓下減少逆向漏 電流的蕭特基二極管。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于目前蕭特基二極管面臨逆向操作電壓時(shí)，往往產(chǎn)生較大的漏電流而限制了 其應(yīng)用領(lǐng)域，且在正向電流負(fù)載時(shí)，沒(méi)有辦法同時(shí)在高電流密度及低電流密度都能具備相 對(duì)低的正向壓降的優(yōu)勢(shì)，本發(fā)明的主要目的提供一種能在順向電流下保有高速操作、低順 向壓降的優(yōu)勢(shì)，并在施加逆向電壓時(shí)抑制漏電流的蕭特基二極管。為達(dá)成前述目的，本發(fā)明利用所產(chǎn)生的空乏區(qū)降低逆向漏電流的蕭特基二極管包 含有一第一導(dǎo)電性材料半導(dǎo)體基板，于內(nèi)部形成一環(huán)形保護(hù)環(huán)，該保護(hù)環(huán)圍繞的區(qū)域 一為動(dòng)作區(qū)，在動(dòng)作區(qū)內(nèi)部形成多個(gè)呈線狀分布的第二導(dǎo)電性材料區(qū)域以在第一導(dǎo)電性材 料半導(dǎo)體基板內(nèi)部產(chǎn)生空乏區(qū)；—氧化層，覆蓋于該第一導(dǎo)電性材料半導(dǎo)基板表面；一金屬層，覆蓋于該氧化層及第一導(dǎo)電性材料半導(dǎo)體基板的動(dòng)作區(qū)，該金屬層與 第一導(dǎo)電性材料半導(dǎo)體基板之間形成蕭特基接觸。其中，該多個(gè)第二導(dǎo)電性材料區(qū)域呈縱橫交錯(cuò)的網(wǎng)狀排列。由上述結(jié)構(gòu)，前述第二導(dǎo)電性材料區(qū)域因?yàn)槭怯蓳诫s高濃度的三價(jià)材料，使該處成為第二導(dǎo)電性材料半導(dǎo)體，因此在第二導(dǎo)電性材料區(qū)域與第一導(dǎo)電性材料半導(dǎo)體基板兩 者接面處將形成空乏區(qū)(cbpletion region)，該些空乏區(qū)可在蕭特基二極管操作于逆向電 壓時(shí)減少其漏電面積，故而降低逆向漏電流，達(dá)到了有益的技術(shù)效果。


圖1為本發(fā)明第一實(shí)施例的平面示意圖；圖2為本發(fā)明第一實(shí)施例的剖面示意圖；圖3為本發(fā)明的電壓-電流特性曲線圖；圖4為本發(fā)明第二實(shí)施例的平面示意圖；圖5為常用P-N接面二極管及蕭特基二極管的電壓-電流特性曲線圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明10-第一導(dǎo)電性材料半導(dǎo)體基板；12-保護(hù)環(huán)；14-第二導(dǎo)電性材料區(qū)域；16-空乏 區(qū)；20-氧化層；30-金屬層。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明蕭特基二極管結(jié)構(gòu)中具有半導(dǎo)體材料，在以下說(shuō)明中以“第一導(dǎo)電性材料” 及“第二導(dǎo)電性材料”加以描述，其中，若第一導(dǎo)電性材料為P型半導(dǎo)體材料，則第二導(dǎo)電性 材料則為N型半導(dǎo)體材料；反之，若第一導(dǎo)電性材料為N型半導(dǎo)體材料，則第二導(dǎo)電性材料 指P型半導(dǎo)體材料。請(qǐng)參考圖1、2所示，為本發(fā)明第一實(shí)施例的平面示意圖及其剖面示意圖，包含有一第一導(dǎo)電性材料半導(dǎo)體基板10，由第一導(dǎo)電性材料半導(dǎo)體材料所構(gòu)成的基板， 例如以砷、磷等五價(jià)材料可形成N型基板，于該第一導(dǎo)電性材料半導(dǎo)體基板10的周緣形成 一環(huán)形的保護(hù)環(huán)12，該保護(hù)環(huán)12為第二導(dǎo)電性材料并形成于第一導(dǎo)電性材料半導(dǎo)體基板 10內(nèi)，該保護(hù)環(huán)12圍繞的區(qū)域定義為動(dòng)作區(qū)(activearea)，第一導(dǎo)電性材料半導(dǎo)體基板10 在此動(dòng)作區(qū)內(nèi)部形成多個(gè)第二導(dǎo)電性材料區(qū)域14，該第二導(dǎo)電性材料區(qū)域14呈線狀排列， 且彼此縱橫交錯(cuò)而形成網(wǎng)狀分布，在本實(shí)施例中，該第二導(dǎo)電性材料區(qū)域14彼此呈垂直交 叉，且第一導(dǎo)電性材料為N型材料，而第二導(dǎo)電性材料為P型材料；一氧化層20，覆蓋于該第一導(dǎo)電性材料半導(dǎo)基板10表面的環(huán)形結(jié)構(gòu)，該氧化層20 覆蓋在部分的保護(hù)環(huán)12上方；一金屬層30，覆蓋于該氧化層20及第一導(dǎo)電性材料半導(dǎo)體基板10的動(dòng)作區(qū)，該金 屬層30與第一導(dǎo)電性材料半導(dǎo)體基板10之間形成蕭特基接觸。其中，前述形成在該第一導(dǎo)電性材料半導(dǎo)體基板10內(nèi)部的第二導(dǎo)電性材料區(qū)域 14，由摻雜高濃度的三價(jià)或五價(jià)離子可分別使該處成為P型或N型半導(dǎo)體，因此在第二導(dǎo)電 性材料區(qū)域14與第一導(dǎo)電性材料半導(dǎo)體基板10兩者接面處，因電子與電洞結(jié)合將在第一 導(dǎo)電性材料半導(dǎo)體基板10內(nèi)形成空乏區(qū)(cbpleti0nregi0n)16。因此，由前述高密度分布 的第二導(dǎo)電性材料區(qū)域14，在第一導(dǎo)電性材料半導(dǎo)體基板10內(nèi)可產(chǎn)生大范圍的空乏區(qū)16， 而該些空乏區(qū)則可在蕭特基二極管操作于逆向電壓時(shí)減少其漏電面積，由此降低逆向漏電 流。請(qǐng)參考圖3所示，為本發(fā)明蕭特基二極管的電壓-電流特性曲線圖，當(dāng)施加逆向電流在本發(fā)明的蕭特基二極管時(shí)，由于有空乏區(qū)的存在，因此蕭特基二極管的漏電情形可明 顯改善。當(dāng)施加的順向電流在小電流范圍時(shí)，具有蕭特基二極管低順向壓降的操作優(yōu)勢(shì)，隨 著順向電流的提高而進(jìn)入大電流操作區(qū)域，相較于一般的蕭特基二極管，本發(fā)明的順向壓 降并不會(huì)快速地提高，因此本發(fā)明在高電流及低電流的情形下，都能具備相對(duì)低的順向壓 降。請(qǐng)參考圖4所示，本發(fā)明第二實(shí)施例的平面示意圖，與第一實(shí)施例差異的處在于 該第二導(dǎo)電性材料區(qū)域14彼此呈斜向交叉，該第二導(dǎo)電性材料區(qū)域14所圍繞的區(qū)域形成 一等邊菱形，該等邊菱形可視為是由兩個(gè)等邊三角形并接所構(gòu)成，因此，該等邊菱形具有兩 個(gè)相對(duì)的60度內(nèi)角以及兩個(gè)相對(duì)的120度內(nèi)角。此種斜向排列的方式可提供覆蓋范圍廣 大的空乏區(qū)，達(dá)到本發(fā)明的功效目的。綜上所述，本發(fā)明由在第一導(dǎo)電性材料半導(dǎo)體基板內(nèi)部形成第二導(dǎo)電性材料區(qū)域 后，可在接面處形成空乏區(qū)而抑制逆向漏電流，讓蕭特基二極管的電氣特性獲得改善，使二 極管能更廣泛應(yīng)用在其它領(lǐng)域。以上對(duì)本發(fā)明的描述是說(shuō)明性的，而非限制性的，本專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員理解，在權(quán)利要 求限定的精神與范圍之內(nèi)可對(duì)其進(jìn)行許多修改、變化或等效，但是它們都將落入本發(fā)明的 保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種利用所產(chǎn)生的空乏區(qū)降低逆向漏電流的蕭特基二極管結(jié)構(gòu)，其特征在于，包含有一第一導(dǎo)電性材料半導(dǎo)體基板，于內(nèi)部形成一環(huán)形的保護(hù)環(huán)，該保護(hù)環(huán)圍繞的區(qū)域一 為動(dòng)作區(qū)，在動(dòng)作區(qū)內(nèi)部形成多個(gè)呈線狀分布的第二導(dǎo)電性材料區(qū)域以在第一導(dǎo)電性材料 半導(dǎo)體基板內(nèi)部產(chǎn)生空乏區(qū)；一氧化層，覆蓋于該第一導(dǎo)電性材料半導(dǎo)基板表面；一金屬層，覆蓋于該氧化層及第一導(dǎo)電性材料半導(dǎo)體基板的動(dòng)作區(qū)，該金屬層與第一 導(dǎo)電性材料半導(dǎo)體基板之間形成蕭特基接觸。
2.如權(quán)利要求1所述利用所產(chǎn)生的空乏區(qū)降低逆向漏電流的蕭特基二極管結(jié)構(gòu)，其特 征在于，該多個(gè)呈線狀排列的第二導(dǎo)電性材料區(qū)域彼此縱橫交錯(cuò)而成網(wǎng)狀分布。
3.如權(quán)利要求2所述利用所產(chǎn)生的空乏區(qū)降低逆向漏電流的蕭特基二極管結(jié)構(gòu)，其特 征在于，多個(gè)呈線狀排列的第二導(dǎo)電性材料區(qū)域彼此呈垂直交叉。
4.如權(quán)利要求2所述利用所產(chǎn)生的空乏區(qū)降低逆向漏電流的蕭特基二極管結(jié)構(gòu)，其特 征在于，多個(gè)呈線狀排列的第二導(dǎo)電性材料區(qū)域彼此呈斜向交叉。
5.如權(quán)利要求4所述利用所產(chǎn)生的空乏區(qū)降低逆向漏電流的蕭特基二極管結(jié)構(gòu)，其特 征在于，由該多個(gè)呈斜向交叉的第二導(dǎo)電性材料區(qū)域所圍繞的區(qū)域?yàn)榈冗吜庑巍?br> 6.如權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述利用所產(chǎn)生的空乏區(qū)降低逆向漏電流的蕭特基二極管 結(jié)構(gòu)，其特征在于，該保護(hù)環(huán)由第二導(dǎo)電性材料半導(dǎo)體材料構(gòu)成。
7.如權(quán)利要求6所述利用所產(chǎn)生的空乏區(qū)降低逆向漏電流的蕭特基二極管結(jié)構(gòu)，其特 征在于，該第一導(dǎo)電性材料為N型半導(dǎo)體材料，該第二導(dǎo)電性材料為P型半導(dǎo)體材料。
8.如權(quán)利要求6所述利用所產(chǎn)生的空乏區(qū)降低逆向漏電流的蕭特基二極管結(jié)構(gòu)，其特 征在于，該第一導(dǎo)電性材料為P型半導(dǎo)體材料，該第二導(dǎo)電性材料為N型半導(dǎo)體材料。
全文摘要
本發(fā)明為一種利用所產(chǎn)生的空乏區(qū)降低逆向漏電流的蕭特基二極管結(jié)構(gòu)，具有一第一導(dǎo)電性材料半導(dǎo)體基板及與其結(jié)合的一金屬層，在第一導(dǎo)電性材料半導(dǎo)體與金屬層結(jié)合的周緣具有一氧化層，其中，該第一導(dǎo)電性材料半導(dǎo)體基板于鄰接金屬層的表面內(nèi)部形成有多個(gè)呈線狀排列的第二導(dǎo)電性材料區(qū)域，該第二導(dǎo)電性材料區(qū)域可在第一導(dǎo)電性材料半導(dǎo)體基板內(nèi)形成空乏區(qū)，由此空乏區(qū)能減少蕭特基二極管的漏電面積，進(jìn)而降低其逆向漏電流及順向壓降；前述第一導(dǎo)電性材料為P型半導(dǎo)體時(shí)，第二導(dǎo)電性材料即為N型半導(dǎo)體，反之，第一導(dǎo)電性材料為N型半導(dǎo)體時(shí)，第二導(dǎo)電性材料即為P型半導(dǎo)體。
文檔編號(hào)H01L29/872GK102097493SQ200910254319
公開(kāi)日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2009年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月9日
發(fā)明者沈宜蓁, 王凱瑩, 童鈞彥, 翁宏達(dá), 陳坤賢 申請(qǐng)人:璟茂科技股份有限公司