CN104600126A - 一种超势垒自偏置整流二极管 - Google Patents

一种超势垒自偏置整流二极管 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种超势垒自偏置整流二极管，包括：垂直双扩散金属氧化物半导体器件和多晶电阻，其中，所述垂直双扩散金属氧化物半导体器件的栅极与源极通过所述多晶电阻连接。本发明通过将形成超势垒自偏置整流二极管的垂直双扩散金属氧化物半导体器件的栅极与源极经多晶电阻连接，利用多晶电阻的负反馈作用，增强垂直双扩散金属氧化物半导体器件的栅极对沟道导通能力的控制，从而可以实现较小的反向漏电。

Description

一种超势垒自偏置整流二极管
技术领域
本发明涉及本发明涉及半导体技术领域，具体涉及功率整流器件技术领域，尤其涉及一种超势垒自偏置整流二极管。
背景技术
超势垒肖特基整流二极管（Super Barrier Rectifier，简称SBR）是目前比较常用的整流二级管，并且又以N型垂直双扩散金属氧化物半导体（VerticalDouble-diffused Metal Oxide Semiconductor，简称VDMOS）器件形成的超势垒肖特基整流二极管为主。图1是根据现有技术的由N型垂直双扩散金属氧化物半导体器件形成的超势垒肖特基整流二极管的原理电路图。参见图1，N型VDMOS器件101的栅极102与源极103短接，N型VDMOS器件101的寄生二极管105将N型VDMOS器件101的源极103与漏极104连接，并且，由N型VDMOS器件101的栅极102引出超势垒肖特基整流二极管的阳极PP，由N型VDMOS器件101的漏极104的引出超势垒肖特基整流二极管的阴极NP。
由于现有技术中形成超势垒肖特基整流二极管的N型VDMOS器件的栅极102与源极103直接短接，所以栅极102对VDMOS器件的沟道的导通能力控制有限，从而导致超势垒肖特基整流二极管的反向漏电相对较大。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种超势垒自偏置整流二极管，来解决现有技术的超势垒肖特基整流二极管的反向漏电较大的技术问题。
本发明实施例提供了一种超势垒自偏置整流二极管，包括：
垂直双扩散金属氧化物半导体器件和多晶电阻，其中，所述垂直双扩散金属氧化物半导体器件的栅极与源极通过所述多晶电阻连接。
进一步地，所述垂直双扩散金属氧化物半导体器件的沟道掺杂浓度的量级为大于等于1013/cm3。
进一步地，所述超势垒自偏置整流二极管还包括第一极和第二极，其中，所述第一极与所述垂直双扩散金属氧化物半导体器件的栅极连接，所述第二极与所述垂直双扩散金属氧化物半导体器件的漏极连接。
进一步地，所述垂直双扩散金属氧化物半导体器件为N型垂直双扩散金属氧化物半导体器件，所述第一极为所述超势垒自偏置整流二极管的阳极，所述第二极为所述超势垒自偏置整流二极管的阴极。
进一步地，所述垂直双扩散金属氧化物半导体器件为P型垂直双扩散金属氧化物半导体器件，所述第一极为所述超势垒自偏置整流二极管的阴极，所述第二极为所述超势垒自偏置整流二极管的阳极。
进一步地，所述多晶电阻为多晶硅电阻。
本发明实施例提出的超势垒自偏置整流二极管，通过将形成超势垒自偏置整流二极管的VDMOS器件的栅极与源极经多晶电阻连接，利用多晶电阻的负反馈作用，增强VDMOS器件的栅极对沟道导通能力的控制，从而实现较小的反向漏电。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1是根据现有技术的由N型垂直双扩散金属氧化物半导体器件形成的超势垒肖特基整流二极管的原理电路图；
图2是根据本发明第一实施例的由N型垂直双扩散金属氧化物半导体器件形成的超势垒自偏置整流二极管的原理电路图；
图3是根据本发明第一实施例的由N型垂直双扩散金属氧化物半导体器件形成的超势垒自偏置整流二极管的版图示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。
目前，在VDMOS器件中，应用最广泛的属于N型VDMOS器件。此处就以N型VDMOS器件形成的超势垒自偏置整流二极管作为具体实施例，来解释本发明。需要说明的是，本发明不限于N型VDMOS器件形成的超势垒自偏置整流二极管，对于P型VDMOS器件形成的超势垒自偏置整流二极管，本发明同样适用。
在图2和图3中示出了本发明的第一实施例。
图2是根据本发明第一实施例的由N型垂直双扩散金属氧化物半导体器件形成的超势垒自偏置整流二极管的原理电路图。如图2所示，所述超势垒自偏置整流二极管（Super Barrier Rectifier Self Bias，简称SBRSB）包括：N型垂直双扩散金属氧化物半导体器件201和多晶电阻202，其中，所述N型垂直双扩散金属氧化物半导体器件201的栅极203与源极204通过所述多晶电阻202连接。
在本实施例中，所述超势垒自偏置整流二极管还包括第一极和第二极，其中，所述第一极为阳极PP,所述阳极PP与所述N型垂直双扩散金属氧化物半导体器件的栅极203连接，所述第二极NP为阴极NP，所述阴极NP与所述N型垂直双扩散金属氧化物半导体器件的漏极205连接。
此外，参考图2，位于所述N型垂直双扩散金属氧化物半导体器件201内的寄生二极管206将所述N型垂直双扩散金属氧化物半导体器件201的源极204与漏极205连接起来。
图3是根据本发明第一实施例的由N型垂直双扩散金属氧化物半导体器件形成的超势垒自偏置整流二极管的版图示意图。参照图3，制作在N型VDMOS器件的栅极302旁的多晶电阻303将N型VDMOS器件的栅极302与源极301连接起来，并从栅极302引出管脚作为超势垒自偏置整流二极管的阳极304；N型VDMOS器件的漏极在图3所在纸面的背面，因此没有显示出来，从该漏极引出管脚作为超势垒自偏置整流二极管的阴极。
在本实施例的一种优选的实施方式中，所述多晶电阻202为多晶硅电阻。用多晶硅来制作多晶电阻，制作工艺简单，成本很低，同时又能够实现本实施例所要达到的技术效果。参见图2，多晶电阻202将N型VDMOS的栅极203与源极204连接起来，由于多晶电阻随着温度增加，其电阻值会有明显地增大，因此，在使用过程中，当多晶电阻202随芯片的温度变化其阻值发生变化时，通过多晶电阻202的负反馈作用，可以调节栅极203上的电压值，从而增强栅极203对沟道导通能力的控制，使得超势垒自偏置整流二极管与现有技术的超势垒肖特基整流二极管相比，具有较小反向漏电。此外，可以根据需要，对多晶电阻进行适量的掺杂，来提高多晶电阻负反馈作用的灵敏度。
在制作超势垒自偏置整流二极管时，可以用集成电路（Integrated Circuit,简称IC）代替多晶电阻来实现负反馈的功能。但是由于集成电路所包含的器件较多，设计起来比较复杂，制作难度较大，而且成本较高，所以选择多晶电阻来制作超势垒自偏置整流二极管，是较优选的实施方案。
本发明第一实施例提出的超势垒自偏置整流二极管，通过将形成超势垒自偏置整流二极管的N型VDMOS器件的栅极与源极经多晶电阻连接，利用多晶电阻的负反馈作用，增强N型VDMOS器件的栅极对沟道导通能力的控制，从而实现较小的反向漏电。
本发明第二实施例。
本发明第二实施例是在本发明第一实施例的由N型VDMOS器件形成的超势垒自偏置整流二极管的基础上，进一步地，在制作形成超势垒自偏置整流二极管的N型VDMOS器件时，增加了沟道掺杂浓度。其中，增加了沟道掺杂浓度可以理解为：与现有技术的形成超势垒肖特基整流二极管的N型VDMOS器件的沟道掺杂浓度相比，增加了形成超势垒自偏置整流二极管的N型VDMOS器件的沟道掺杂浓度，具体为：现有技术的形成超势垒肖特基整流二极管的N型VDMOS器件的沟道掺杂浓度的量级为1012/cm3，而本实施例的形成超势垒自偏置整流二极管的N型VDMOS器件的沟道掺杂浓度的量级为大于等于1013/cm3。从上面的数据对比不难发现，本实施例的形成超势垒自偏置整流二极管的N型VDMOS器件的沟道掺杂浓度比现有技术的形成超势垒肖特基整流二极管的N型VDMOS器件的沟道掺杂浓度在量级上至少增加了一个数量级。这样做的好处是使得所形成的超势垒自偏置整流二极管在同等的正向压降时导通电流变大，导通能力增强。因此，在产生相同的导通电流情况下，超势垒自偏置整流二极管所需的正向压降比现有技术的超势垒肖特基整流二极管所需的正向压降要低。
由于上述增加了N型VDMOS器件的沟道的掺杂浓度，使得超势垒自偏置整流二极管具有较低的正向压降，但同时也会使其反向漏电增大。根据本发明第一实施例形成超势垒自偏置整流二极管的N型VDMOS器件的栅极与源极间引入多晶电阻的负反馈作用，使得所形成的超势垒自偏置整流二极管的反向漏电减小。由于本实施例是以本发明第一实施例为基础，增加了形成超势垒自偏置整流二极管的N型VDMOS器件的沟道掺杂浓度，因此，可以通过调节多晶电阻的电阻值，增大多晶电阻的负反馈作用，从而使得在本实施例中的超势垒自偏置整流二极管的反向漏电比现有技术的超势垒肖特基整流二极管的反向漏电要小。
本发明第二实施例提出的超势垒自偏置整流二极管，通过增加形成超势垒自偏置整流二极管的N型VDMOS器件的沟道掺杂浓度，可以实现较低的正向压降；通过将形成超势垒自偏置整流二极管的N型VDMOS器件的栅极与源极经多晶电阻连接，利用多晶电阻的负反馈作用，增强N型VDMOS器件的栅极对沟道导通能力的控制，从而实现较小的反向漏电。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (6)

1.一种超势垒自偏置整流二极管，其特征在于，包括：
垂直双扩散金属氧化物半导体器件和多晶电阻，其中，所述垂直双扩散金属氧化物半导体器件的栅极与源极通过所述多晶电阻连接。
2.根据权利要求1所述的超势垒自偏置整流二极管，其特征在于，所述垂直双扩散金属氧化物半导体器件的沟道掺杂浓度的量级为大于等于1013/cm3。
3.根据权利要求1所述的超势垒自偏置整流二极管，其特征在于，所述超势垒自偏置整流二极管还包括第一极和第二极，其中，所述第一极与所述垂直双扩散金属氧化物半导体器件的栅极连接，所述第二极与所述垂直双扩散金属氧化物半导体器件的漏极连接。
4.根据权利要求3所述的超势垒自偏置整流二极管，其特征在于，所述垂直双扩散金属氧化物半导体器件为N型垂直双扩散金属氧化物半导体器件，所述第一极为所述超势垒自偏置整流二极管的阳极，所述第二极为所述超势垒自偏置整流二极管的阴极。
5.根据权利要求3所述的超势垒自偏置整流二极管，其特征在于，所述垂直双扩散金属氧化物半导体器件为P型垂直双扩散金属氧化物半导体器件，所述第一极为所述超势垒自偏置整流二极管的阴极，所述第二极为所述超势垒自偏置整流二极管的阳极。
6.根据权利要求1所述的超势垒自偏置整流二极管，其特征在于，所述多晶电阻为多晶硅电阻。
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