三安集成的該項(xiàng)專利提供一種新型結(jié)構(gòu)，可以將擊穿點(diǎn)引入到有源區(qū)中心區(qū)域，增加了雪崩狀態(tài)下的散熱面積，從而提高了雪崩耐量，此外還提供了相應(yīng)的制作方法。

集微網(wǎng)消息，由于特斯拉的引導(dǎo)效應(yīng)，碳化硅作為功率器件在地球上的普及可能被提速了一倍，碳化硅（SiC）屬于第三代半導(dǎo)體材料，也是目前發(fā)展最成熟的寬禁帶半導(dǎo)體材料。這不僅對(duì)電車(chē)產(chǎn)業(yè)，也對(duì)其它行業(yè)的節(jié)能產(chǎn)生了巨大而積極的推動(dòng)作用，其中就包括碳化硅結(jié)勢(shì)壘肖特基二極管。

肖特基二極管是以其發(fā)明人肖特基博士命名的，SBD是肖特基勢(shì)壘二極管的簡(jiǎn)稱。SBD不是利用P型半導(dǎo)體與N型半導(dǎo)體接觸形成PN結(jié)原理制作的，而是利用金屬與半導(dǎo)體接觸形成的金屬－半導(dǎo)體結(jié)原理制作的。因此，SBD也稱為金屬－半導(dǎo)體二極管或表面勢(shì)壘二極管，它是一種熱載流子二極管。

此時(shí)我們要提及到關(guān)于二極管的一個(gè)專業(yè)名詞：雪崩耐量，何為雪崩耐量？半導(dǎo)體的接合部施加較大的反向衰減偏壓時(shí)，電場(chǎng)衰減電流的流動(dòng)會(huì)引起雪崩衰減，此時(shí)元件可吸收的能量稱為雪崩耐量，表示施加電壓時(shí)的抗擊穿性。對(duì)于那些在元件兩端產(chǎn)生較大尖峰電壓的應(yīng)用場(chǎng)合，就要考慮器件的雪崩能量。

而雪崩耐量通常與另一個(gè)詞一起出現(xiàn)，即：雪崩損壞，電壓尖峰所集中的能量主要由電感和電流所決定，因此對(duì)于反激的應(yīng)用場(chǎng)合，電路關(guān)斷時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的電壓尖峰。通常的情況下，功率器件都會(huì)降額，從而留有足夠的電壓余量，但是一些電源在輸出短路時(shí)，初級(jí)中會(huì)產(chǎn)生較大的電流，加上初級(jí)電感，器件就會(huì)有雪崩損壞的可能。

為了提高肖特基二極管的雪崩耐量，以避免元器件的雪崩損壞，三安集成電路在18年10月29日申請(qǐng)了一項(xiàng)名為“新型碳化硅結(jié)勢(shì)壘肖特基二極管及其制作方法”的發(fā)明專利（申請(qǐng)?zhí)枺?01811267285.X），申請(qǐng)人為廈門(mén)市三安集成電路有限公司。

根據(jù)目前該專利公開(kāi)的資料，讓我們一起來(lái)看看這項(xiàng)肖特基二極管專利吧。

如上圖為新型碳化硅結(jié)勢(shì)壘肖特基二極管的分層結(jié)構(gòu)圖，該結(jié)構(gòu)中包括層疊設(shè)置的第一導(dǎo)電類(lèi)型碳化硅襯底10和第一導(dǎo)電類(lèi)型碳化硅外延層11。第一導(dǎo)電類(lèi)型碳化硅外延層的上表面由中心向外依次設(shè)置有有源區(qū)31、保護(hù)環(huán)32和第二導(dǎo)電類(lèi)型終端場(chǎng)限環(huán)13，有源區(qū)包括間隔設(shè)置的多個(gè)第二導(dǎo)電類(lèi)型結(jié)勢(shì)壘區(qū)12。

沿著保護(hù)環(huán)向有源區(qū)的中心的方向，相鄰第二導(dǎo)電類(lèi)型結(jié)勢(shì)壘區(qū)的間距逐漸增大，且第二導(dǎo)電類(lèi)型結(jié)勢(shì)壘區(qū)的寬度逐漸減小。有源區(qū)包括n個(gè)第二導(dǎo)電類(lèi)型結(jié)勢(shì)壘區(qū)，靠近保護(hù)環(huán)的第一個(gè)結(jié)勢(shì)壘區(qū)的寬度W1為1-15um；保護(hù)環(huán)32與第一個(gè)結(jié)勢(shì)壘區(qū)的間距S1為0.5-8um；第n個(gè)第二導(dǎo)電類(lèi)型結(jié)勢(shì)壘區(qū)的寬度Wn為0 .5-4um，第n-1個(gè)第二導(dǎo)電類(lèi)型結(jié)勢(shì)壘區(qū)與第n個(gè)第二導(dǎo)電類(lèi)型結(jié)勢(shì)壘區(qū)的間距Sn為5-10um。

這樣的結(jié)構(gòu)，主要是因?yàn)榻Y(jié)勢(shì)壘區(qū)之間的間隔逐漸增大后，當(dāng)施加的反向偏壓不斷增加，有源區(qū)靠近中心處結(jié)勢(shì)壘區(qū)之間的間距較大，肖特基結(jié)的電場(chǎng)強(qiáng)度較大，由于肖特基效應(yīng)，導(dǎo)致該區(qū)域的肖特基勢(shì)壘高度降低，成為擊穿薄弱點(diǎn)，因此將擊穿點(diǎn)引入到有源區(qū)中心區(qū)域，增加了雪崩狀態(tài)下的散熱面積，從而提高了雪崩耐量！

如上圖所示，每一個(gè)第二導(dǎo)電類(lèi)型結(jié)勢(shì)壘12區(qū)包括一個(gè)子結(jié)勢(shì)壘區(qū)，并且第二導(dǎo)電類(lèi)型結(jié)勢(shì)壘區(qū)為長(zhǎng)條形，沿著保護(hù)環(huán)的兩側(cè)向有源區(qū)31的中心的方向，相鄰第二導(dǎo)電類(lèi)型結(jié)勢(shì)壘區(qū)的間距逐漸增大，且第二導(dǎo)電類(lèi)型結(jié)勢(shì)壘區(qū)的寬度逐漸減小。

下面我們?cè)賮?lái)聊聊這種新型碳化硅結(jié)勢(shì)壘肖特基二極管的制作方法，如下圖所示。

首先，準(zhǔn)備碳化硅襯底10，其電阻率為0.001-0.05Ω·cm，厚度200-380um。在碳化硅襯底上，生長(zhǎng)第一導(dǎo)電類(lèi)型的碳化硅外延層11，在碳化硅外延層上表面，通過(guò)淀積SiO2、光刻、選擇性離子注入形成間隔設(shè)置的多個(gè)第二導(dǎo)電類(lèi)型結(jié)勢(shì)壘區(qū)12和深結(jié)15，深結(jié)位于第二導(dǎo)電類(lèi)型結(jié)勢(shì)壘區(qū)外，并且深結(jié)和第二導(dǎo)電類(lèi)型結(jié)勢(shì)壘區(qū)的深度相同。

多個(gè)第二導(dǎo)電類(lèi)型結(jié)勢(shì)壘區(qū)沿著由外向內(nèi)的方向，相鄰第二導(dǎo)電類(lèi)型結(jié)勢(shì)壘區(qū)的間距逐漸增大，且第二導(dǎo)電類(lèi)型結(jié)勢(shì)壘區(qū)12的寬度逐漸減小。在碳化硅外延層上表面，通過(guò)光刻、選擇性離子注入形成深度相同的第二導(dǎo)電類(lèi)型終端場(chǎng)限環(huán)13和淺結(jié)14。

接著，通過(guò)物理研磨，將碳化硅襯底的背面減薄至200-220um，在碳化硅襯底的背面通過(guò)電子束蒸發(fā)淀積金屬Ni，并在900℃下退火形成歐姆接觸21，在碳化硅外延層上表面，通過(guò)電子束蒸發(fā)或?yàn)R鍍，淀積金屬Ti，并在500℃下退火形成肖特基金屬17。

最后，在肖特基金屬的上表面，通過(guò)電子束蒸發(fā)淀積金屬Al，形成陽(yáng)極18，在碳化硅外延層上表面及陽(yáng)極金屬的上表面，通過(guò)PECVD，淀積形成SiO2/Si3N4層，通過(guò)光刻、形成鈍化層19，在鈍化層的上表面，通過(guò)淀積、光刻形成保護(hù)層20，在歐姆接觸21的下表面，通過(guò)淀積，形成TiNiAg陰極金屬22。

以上就是三安集成電路的新型碳化硅結(jié)勢(shì)壘肖特基二極管發(fā)明專利，二極管是電子產(chǎn)品的主要部件之一，優(yōu)質(zhì)的二極管是保證電子產(chǎn)品穩(wěn)定性的源頭，而三安集成電路這項(xiàng)專利正好填補(bǔ)了這方面的空缺，從而使得電子產(chǎn)品的質(zhì)量大大提高！