本发明专利技术提供一种具有快速开关切换速度的高压肖特基二极管，包括第一导电类型阱区、设置在所述第一导电类型阱区内的第一导电类型有源区及第二导电类型保护环，所述第一导电类型有源区上方设有第一金属硅化物，所述第二导电类型保护环上表面覆盖有硅化物阻挡层，所述硅化物阻挡层使所述第二导电类型保护环的电位浮空，所述第二导电类型保护环与第一导电类型阱区之间形成PN结，所述第一导电类型阱区与其表面的金属硅化物形成肖特基结；在零偏状态下，所述PN结的耗尽区能够覆盖所述肖特基结的金属硅化物的边缘。本发明专利技术能够消除正向导通时存在的少数载流子存储效应，大幅提升开关切换速度。速度。速度。
【技术实现步骤摘要】
一种具有快速开关切换速度的高压肖特基二极管
[0001]本专利技术涉及肖特基二极管结构领域，具体涉及一种具有快速开关切换速度的高压肖特基二极管。
技术介绍
[0002]肖特基二极管是一种利用金属与半导体接触所形成的金属－半导体结制造的整流器件，典型结构如图1所示，该结构为在互补式金属氧化物半导体（Complementary Metal
‑
Oxide
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Semiconductor，CMOS）工艺上实现的典型肖特基二极管器件结构。为了与P型衬底P110相隔离，整个器件制造在N阱N120之中，所有有源区之间采用浅沟槽隔离（Shallow trench isolation，STI）结构100进行隔离。通过典型的自对准金属硅化物工艺（Self
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aligned silicide，Salicide），在所有的有源区表面，均会自动生成一种金属硅化物121A、123A和125A。当金属硅化物121A、125A与重掺杂有源区121和125相接触时，会形成欧姆接触，不具有整流能力；而当金属硅化物123A与阱区N120相接触时，便会形成肖特基结。此时，当金属互联线91接高电位，92接低电位时，上述肖特基结正偏开启，导通电流，钳制电压；反之，上述肖特基结反偏关断，起到单向整流的功效。
[0003]其相比P型半导体与N型半导体接触时形成的PN二极管，正向开启电压更低，导通功耗更小；同时，肖特基二极管中只有多数载流子参与导电，几乎不存在“少数载流子存储效应”，因而开关切换速度，尤其是关断速度大幅加快，从而适用于高频应用。得益于上述优势，目前肖特基二极管已经被广泛地应用在整流、信号调节、开关、电压钳位、太阳能电池等领域。
[0004]然而，肖特基二极管的反向阻塞能力通常比PN二极管更差，这主要是因为在肖特基结的边缘处，由于“边角效应”的影响，使得这里的电场强度远高于肖特基结内部，从而大幅恶化漏电流和击穿电压。对于一些高压应用，亟待优化肖特基二极管的反向阻塞能力。
[0005]为了提升肖特基二极管的反向耐压能力，并降低漏电流，目前业界典型的措施为添加保护环，如图2（a）所示。
[0006]图2（a）显示了在CMOS工艺上实现的典型高压肖特基二极管结构。基于图1中器件结构，通过在肖特基结边缘处添加P型保护环（P
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type guard ring），可以有效消除上述“边角效应”问题，从而大幅降低器件在反偏状态下的漏电流，并提升击穿电压。具体来说，P型保护环由两个P型重掺杂有源区122、124，以及其表面处的金属硅化物122A、124A所构成。根据主流的自对准硅化物工艺特点，所述金属硅化物122A，123A、124A会自动短接。虚线141为所述典型高压肖特基二极管的耗尽区边界。
[0007]所述典型高压肖特基二极管的优缺点：得益于P型保护环的加入，高压肖特基二极管的反向阻塞能力得到显著加强，表现为漏电流的降低和击穿电压的提升。然而，P型保护环还会引入一个与肖特基结所并联的PN结D2，如图2（b）所示，从而带来额外的寄生电容（包括势垒电容和扩散电容）；更有甚者，当在实际工作中整个器件的正偏电压较高时，该PN结D2路径将会导通开启，虽然有助于钳制
整体电压，但会引入少数载流子导电机制，在器件关断时引入显著的“少数载流子存储效应”，从而剧烈地恶化整个器件的开关切换速度，使得肖特基二极管的固有优势不复存在。
技术实现思路
[0008]为解决现有技术中的问题，本专利技术提供一种具有快速开关切换速度的高压肖特基二极管，从而在维持器件反向耐压特性的同时，消除正向导通时存在于PN二极管路径中的“少数载流子存储效应”，从而大幅提升开关切换速度。
[0009]本专利技术具有快速开关切换速度的高压肖特基二极管包括第一导电类型阱区、设置在所述第一导电类型阱区内的第一导电类型有源区及第二导电类型保护环，所述第一导电类型有源区上方设有第一金属硅化物，所述第二导电类型保护环上表面覆盖有硅化物阻挡层，所述硅化物阻挡层使所述第二导电类型保护环的电位浮空，所述第二导电类型保护环与第一导电类型阱区之间形成PN结，所述第一导电类型阱区与其表面的金属硅化物形成肖特基结；在零偏状态下，所述PN结的耗尽区能够覆盖所述肖特基结的金属硅化物的边缘。
[0010]本专利技术作进一步改进，所述第一导电类型有源区包括与所述第二导电类型保护环隔离设置的第一导电类型重掺杂有源区，及设置在所述第二导电类型保护环内侧的阱区有源区；所述阱区有源区和第一导电类型重掺杂有源区分别设置在所述第二导电类型保护环的两侧，所述阱区有源区上方的第一金属硅化物与所述第二导电类型保护环靠近所述阱区有源区一侧的边界之间设有间距，所述间距为L，L为正数。
[0011]本专利技术作进一步改进，所述硅化物阻挡层的两端边界均超出所述第二导电类型保护环的两侧边界设置。
[0012]本专利技术作进一步改进，所述第一导电类型重掺杂有源区与所述第二导电类型保护环之间设有隔离结构。
[0013]本专利技术作进一步改进，所述隔离结构为设置在所述第一导电类型阱区上表面的浅沟槽隔离结构，所述硅化物阻挡层接近所述第一导电类型重掺杂有源区的一端延伸至所述浅沟槽隔离结构上方设置。
[0014]本专利技术作另一种改进，所述隔离结构为设置在所述第一导电类型阱区上方的栅极隔离结构，所述栅极隔离结构设置在所述第一导电类型重掺杂有源区及所述第二导电类型保护环之间，包括设置在所述第一导电类型阱区上的栅极氧化层、设置在所述栅极氧化层上方的栅极多晶硅、设置在所述栅极多晶硅上方的栅极金属硅化物，及设置在所述栅极多晶硅两侧的栅极侧墙，所述栅极侧墙一端与所述栅极金属硅化物上表面齐平，另一端与所述栅极氧化层相接。
[0015]本专利技术作第三种改进，所述隔离结构为金属硅化物阻挡层隔离结构或场氧化层隔离结构。
[0016]所述第二导电类型保护环为重掺杂有源区、轻掺杂漏极区域、基区掺杂区域或根
据杂质分布定制的掺杂区域。
[0017]本专利技术作进一步改进，所述具有快速开关切换速度的高压肖特基二极管还包括P型衬底，所述第一导电类型为N型，所述第一导电类型阱区为N型阱区，所述N型阱区设置在所述P型衬底上。
[0018]本专利技术作进一步改进，所述具有快速开关切换速度的高压肖特基二极管还包括P型衬底，所述第一导电类型为P型，所述第一导电类型阱区为P型阱区，所述P型衬底上方设有隔离所述P型阱区与P型衬底的深N阱，所述P型阱区设置在所述深N阱中，所述深N阱表面设有与所述P型重掺杂有源区隔离设置的N型重掺杂有源区，所述重掺杂有源区表面设有第二金属硅化物。
[0019]本专利技术作进一步改进，所述金属硅化物用金属AL、Ti、Co、Cr、Mo、Mg、Ni、W、Au、Pt或硅化物合金替代。
[0020]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：通过在第二导电类型保护环上方设置硅化物阻挡层，将第二导电类型保护环浮空，便可有效抑制其所带来的恶化开关切换速度和增大寄本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种具有快速开关切换速度的高压肖特基二极管，包括第一导电类型阱区、设置在所述第一导电类型阱区内的第一导电类型有源区及第二导电类型保护环，所述第一导电类型有源区上方设有第一金属硅化物，其特征在于：所述第二导电类型保护环上表面覆盖有硅化物阻挡层，所述硅化物阻挡层使所述第二导电类型保护环的电位浮空，所述第二导电类型保护环与第一导电类型阱区之间形成PN结，所述第一导电类型阱区与其表面的金属硅化物形成肖特基结；在零偏状态下，所述PN结的耗尽区能够覆盖所述肖特基结的金属硅化物的边缘。2.根据权利要求1所述的具有快速开关切换速度的高压肖特基二极管，其特征在于：所述第一导电类型有源区包括与所述第二导电类型保护环隔离设置的第一导电类型重掺杂有源区，及设置在所述第二导电类型保护环内侧的阱区有源区；所述阱区有源区和第一导电类型重掺杂有源区分别设置在所述第二导电类型保护环的两侧，所述阱区有源区上方的第一金属硅化物与所述第二导电类型保护环靠近所述阱区有源区一侧的边界之间设有间距，所述间距为L，L为正数。3.根据权利要求2所述的具有快速开关切换速度的高压肖特基二极管，其特征在于：所述硅化物阻挡层的两端边界均超出所述第二导电类型保护环的两侧边界设置。4.根据权利要求2或3所述的具有快速开关切换速度的高压肖特基二极管，其特征在于：所述第一导电类型重掺杂有源区与所述第二导电类型保护环之间设有隔离结构。5.根据权利要求4所述的具有快速开关切换速度的高压肖特基二极管，其特征在于：所述隔离结构为设置在所述第一导电类型阱区上表面的浅沟槽隔离结构，所述硅化物阻挡层接近所述第一导电类型重掺杂有源区的一端延伸至所述浅沟槽隔离结构上方设置。6.根据权利要求4所述的具有快速开关切换速度的高压肖特基二极管，其特征在于：所述隔离结构为设置在所述第一导电类型阱区上方的栅极隔离结构、金...
【专利技术属性】
技术研发人员：杜飞波，高东兴，
申请(专利权)人：深圳市晶扬电子有限公司，
类型：发明
国别省市：
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