CN102097494A - 可减少逆向漏电流及具有低顺向压降的萧特基二极管结构 - Google Patents

Abstract

本发明一种可减少逆向漏电流及具有低顺向压降的萧特基二极管结构，具有一第一导电性材料半导体基板及与其结合的一金属层，在第一导电性材料半导体基板与金属层结合的周缘具有一氧化层，其中，该第一导电性材料半导体基板于邻接金属层的表面内部形成有多个呈点状排列的第二导电性材料区域，该第二导电性材料区域可在第一导电性材料半导体基板内形成空乏区，由此空乏区能减少萧特基二极管的漏电面积，进而降低其逆向漏电流及顺向压降；前述第一导电性材料为P型半导体时，第二导电性材料即为N型半导体，反之，第一导电性材料为N型半导体时，第二导电性材料即为P型半导体。

Description

可减少逆向漏电流及具有低顺向压降的萧特基二极管结构

技术领域

本发明关于一种二极管，尤指一种可减少逆向漏电流及具有低顺向压降的萧特基二极管结构。

背景技术

请参考图6所示，图中所示特性曲线A为一般P-N接面的二极管，另一曲线B为一般萧特基二极管的特性曲线。其中，当施加在二极管的电流为顺向电流时，可看出P-N接面二极管在顺向导电流小的范围其顺向压降高于萧特基二极管的顺向压降，惟一般的P-N接面二极管当施加在其元件的顺向电流增大后，其元件随着每增加的单位电流所提高的顺向压降会小于萧特基二极管每增加单位电流所提高的顺向压降，萧特基二极管在大顺向电流的工作区域时，其顺向压降的变化类似电阻特性，将会快速增加，故远比P-N接面二极管的顺向压降高，若能障高度(barrier height)越低则此现象将会越明显。如图6所示，P-N接面二极管和萧特基二极管的顺向压降会在电流区域有交叉的点出现。相较于P-N接面二极管，萧特基二极管的顺向导通电压较低且反向恢复时间小，可应用于高速操作，所以常被应用于高频率的整流。

以另一个角度来看，当施加逆向电压时，可发现萧特基二极管的逆向漏电流明显高于P-N接面二极管，此为萧特基二极管的缺点，惟目前缺乏在高电流密度或低电流密度所产生的顺向压降都要很低的情况下都能保有高速操作优势，并在逆向电压下减少逆向漏电流的萧特基二极管。

发明内容

有鉴于目前萧特基二极管面临逆向操作电压时，往往产生较大的漏电流而限制了其应用领域，且在正向电流负载时，没有办法同时在高电流密度及低电流密度都能具备相对低的正向压降的优势，本发明的主要目的提供一种能在顺向电流下保有高速操作、低顺向压降的优势，并在逆向电流时抑制漏电流的萧特基二极管。

为达成前述目的，本发明可减少逆向漏电流及具有低顺向压降的萧特基二极管结构包含有：

一第一导电性材料半导体基板，于内部形成一环形保护环，该保护环围绕的区域为一动作区，在动作区内部形成多个呈点状分布的第二导电性材料区域以在第一导电性材料半导体基板内部产生空乏区；

一氧化层，覆盖于该第一导电性材料半导基板表面；

一金属层，覆盖于该氧化层及第一导电性材料半导体基板的动作区，该金属层与第一导电性材料半导体基板之间形成萧特基接触。

其中，该多个第二导电性材料区域可呈矩阵式的点状排列或呈交错式的点状排列。

由上述结构，前述第二导电性材料区域因为是由掺杂高浓度的三价材料，使该处成为第二导电性材料半导体，因此在第二导电性材料区域与第一导电性材料半导体基板两者接面处将形成空乏区(depletion region)，该些空乏区可在萧特基二极管操作于逆向电压时减少其漏电面积，故而降低逆向漏电流及顺向压降，达到了有益的技术效果。

附图说明

图1为本发明第一实施例的平面示意图；

图2为本发明第一实施例的剖面示意图；

图3为本发明第二实施例的平面示意图；

图4为本发明第二实施例的局部平面放大图；

图5为本发明的电压-电流特性曲线图；

图6为常用P-N接面二极管及萧特基二极管的电压-电流特性曲线图。

附图标记说明

10-第一导电性材料半导体基板；12-保护环；14-第二导电性材料区域；16-空乏区；20-氧化层；30-金属层；40-等边三角形。

具体实施方式

本发明萧特基二极管结构中具有半导体材料，在以下说明中以“第一导电性材料”及“第二导电性材料”加以描述，其中，若第一导电性材料为P型半导体材料，则第二导电性材料则为N型半导体材料；反之，若第一导电性材料为N型半导体材料，则第二导电性材料指P型半导体材料。

请参考图1、2所示，为本发明第一实施例的平面示意图及其剖面示意图，包含有：

一第一导电性材料半导体基板10，由第一导电性材料半导体材料所构成的基板，例如以砷、磷等五价材料可形成N型基板，于该第一导电性材料半导体基板10的周缘形成一环形的保护环12，该保护环12为第二导电性材料并形成于第一导电性材料半导体基板10内，该保护环12围绕的区域定义为动作区(activearea)，第一导电性材料半导体基板10在此动作区内部形成多个第二导电性材料区域14，该第二导电性材料区域14可呈点状排列，于本实施例中，该多个第二导电性材料区域14呈现点状的矩阵规则排列，在本实施例中，第一导电性材料为N型材料，而第二导电性材料为P型材料；

一氧化层20，覆盖于该第一导电性材料半导体基板10表面的环形结构，该氧化层20覆盖在部分的保护环12上方；

一金属层30，覆盖于该氧化层20及第一导电性材料半导体基板10的动作区，该金属层30与第一导电性材料半导体基板10之间形成萧特基接触。

其中，前述形成在该第一导电性材料半导体基板10内部的第二导电性材料区域14，例如由掺杂高浓度的三价或五价离子可分别使该处成为P型或N型半导体，因此在第二导电性材料区域14与第一导电性材料半导体基板10两者接面处，因电子与电洞结合将在第一导电性材料半导体基板10内形成空乏区(depletionregion)16。由前述高密度分布的第二导电性材料区域14，在第一导电性材料半导体基板10内可产生大范围的空乏区16，而该些空乏区则可在萧特基二极管操作于逆向电压时减少其漏电面积，由此降低逆向漏电流。

请参考图5所示，为本发明萧特基二极管的电压-电流特性曲线图，当施加逆向电流在本发明的萧特基二极管时，由于有空乏区的存在，因此萧特基二极管的漏电情形可明显改善。当施加的顺向电流在小电流范围时，具有萧特基二极管低顺向压降的操作优势，随着顺向电流的提高而进入大电流操作区域，相较于一般的萧特基二极管，本发明的顺向压降并不会快速地提高，因此本发明在高电流及低电流的情形下，都能具备相对低的顺向压降。

请参考图3、4所示，为本发明第二实施例，此实施例在第一导电性材料半导体基板10内部也是形成点状分布的第二导电性材料区域14，惟该第二导电性材料区域14并不是呈矩阵规则排列，而是呈现交错排列，即任一行或列上的第二导电性材料区域14与相邻行或列的第二导电性材料区域14互为错开。若取任一个第二导电性材料区域14为基准点及与其相邻的两个第二导电性材料区域14，三者可排列成一等边三角形40的几何形状，此种排列方式可使所产生的空乏区16能涵盖更多面积的动作区而提高抑制逆向漏电流的能力，即相邻空乏区16之间的间隙能有效减少。

综上所述，本发明由在第一导电性材料半导体基板内部形成第二导电性材料区域后，可在接面处形成空乏区而抑制逆向漏电流，让萧特基二极管的电气特性获得改善，使二极管能更广泛应用在其它领域。

以上对本发明的描述是说明性的，而非限制性的，本专业技术人员理解，在权利要求限定的精神与范围之内可对其进行许多修改、变化或等效，但是它们都将落入本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种可减少逆向漏电流及具有低顺向压降的萧特基二极管结构，其特征在于，包含有：

一第一导电性材料半导体基板，于内部形成一环形的保护环，该保护环围绕的区域一为动作区，在动作区内部形成多个呈点状排列的第二导电性材料区域以在第一导电性材料半导体基板内部产生空乏区；

一氧化层，覆盖于该第一导电性材料半导基板表面；

一金属层，覆盖于该氧化层及第一导电性材料半导体基板的动作区，该金属层与第一导电性材料半导体基板之间形成萧特基接触。

2.如权利要求1所述可减少逆向漏电流及具有低顺向压降的萧特基二极管结构，其特征在于，该多个第二导电性材料区域呈矩阵式的点状排列。

3.如权利要求1所述可减少逆向漏电流及具有低顺向压降的萧特基二极管结构，其特征在于，该多个第二导电性材料区域呈交错式的点状排列。

4.如权利要求3所述可减少逆向漏电流及具有低顺向压降的萧特基二极管结构，其特征在于，当取任一个第二导电性材料区域为基准点及与其相邻的两个第二导电性材料区域，三者排列成一等边三角形。

5.如权利要求1至4任一项所述可减少逆向漏电流及具有低顺向压降的萧特基二极管结构，其特征在于，该保护环由第二导电性材料半导体材料构成。

6.如权利要求5所述可减少逆向漏电流及具有低顺向压降的萧特基二极管结构，其特征在于，该第一导电性材料为N型半导体材料，该第二导电性材料为P型半导体材料。

7.如权利要求5所述可减少逆向漏电流及具有低顺向压降的萧特基二极管结构，其特征在于，该第一导电性材料为P型半导体材料，该第二导电性材料为N型半导体材料。

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