高抗静电肖特基二极管制造技术

本实用新型专利技术涉及一种高抗静电肖特基二极管，其内部结构包括Ｎ－外延层、基片、用来消除边缘区域电场的二氧化硅和Ｐ型保护环；在金属势垒区内，在原先肖特基二极管上向Ｎ－外延层方向扩散多个Ｐ型点阵二极管，并与Ｐ型保护环所形成的保护二极管并联；本发明专利技术改进后的肖特基二极管，由静电产生的瞬间浪涌电流可以迅速从Ｐ型点二极管阵流出，大大提高了二极管的抗静电能力，延长了使用寿命。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于电子元器件领域，具体涉及一种高抗静电肖特基 二极管。 技术背景开关电源随着信息产品、通讯产品及家用电器广泛普及己被广 泛运用，而作为开关电源的核心部件肖特基二极管得到迅速发展。肖 特基二极管在获得广泛应用同时，亦遇到新的问题在对开关电源进 行高压绝缘测试时，约有1%的肖特基二极管失效。造成上述原因主 要是由于肖特基二极管抗静电能力较差。目前，市场上肖特基二极管 抗静电的水平在2kV左右(IEC-61000-4-2标准，直接接触)。目前， 因开关电源的高压绝缘测试造成肖特基二极管的失效及失效后的开 关电源返修，全球每年这方面浪费支出超过1亿美元。同时，开关电 源在使用过程中，由于静电原因，存在较大的质量风险。对静电失效的肖特基二极管芯片进行解剖分析，失效部分主要 集中在肖特基芯片的金属势垒区，而金属势垒区有明显的过流痕迹。 研究得出，当静电通过肖特基二极管芯片时，产生瞬间浪涌电流，而 电流主要通过P型保护环和金属势垒流出(如图l所示)。由于金属 势垒承受浪涌能力较弱，金属势垒最容易受到静电破坏，从而导致上 述原因。
技术实现思路
本技术的目的在于克服上述缺陷，提供一种高抗静电肖特基 二极管，其在在原先肖特基二极管上扩散多个P型点阵二极管，相当 于并联多个保护用的二极管，以此提高二极管的抗静电能力。本技术的技术方案是一种高抗静电肖特基二极管，其内部结构包括阳极金属层、金属势垒层、N-外延层、N+基片、阴极金属层和 用来消除边缘区域电场的二氧化硅和P型保护环，其中在金属势垒区 内，向N-外延层方向扩散形成至少二个P型硼扩散区，而所述P型 硼扩散区与N-外延层形成PN结二极管，并与P型保护环所形成的保 护二极管并联。P型硼扩散区中硼原子的扩散浓度为E18-E19原子/ 立方厘米。为了提高响应速度，在形成的P型硼扩散区基础上扩散金原子 层，同时也降低导通时阻抗，提高承受浪涌能力。上述金原子的扩散浓度为E16-E17原子/立方厘米。 本技术优化后的肖特基二极管芯片结构设计，在原先肖特基 二极管上扩散多个P型点阵二极管，相当于并联保护用的二极 管。并且这种P型点阵二极管阵经过扩金工艺，提高掺杂浓度后， 具有很强的抗静电能力和很高的响应速度。当静电通过肖特基二 极管芯片时，产生的瞬间浪涌电流可以迅速从P型点二极管阵流 出，从而使P型保护环和金属势垒得到保护。经过测试，上述改 进后的肖特基二极管抗静电水平达到12kV左右 (IEC-61000-4-2);开关电源在高压绝缘测试中，肖特基二极管失效率降低到0. 01%以下。肖特基二极管在开关电源使用中的失效率降低到30ppm以下。附图说明图1为原有肖特基二极管的反向电流分布示意图2为本技术的结构示意图3为本技术反向电流分布示意图。图中l为阳极金属层；2为金属势垒层；3为N-外延层；4为 基片；5为阴极金属层；6为二氧化硅；7为P型保护环；8为P型硼 扩散区；9为电流方向。具体实施方式以下结合附图，对本技术的具体实施方式作进一步的详述。实施例如图2所示，本技术高抗静电肖特基二极管它是以 N型半导体为基片4;在上面形成用砷作掺杂剂的N-外延层3、金属 势垒层2和阳极金属层1; 二氧化硅(Si02) 6用来消除边缘区域的 电场，提高管子的耐压值；在基片4下边形成用于减小阴极的接触电 阻的N+阴极层，以及阴极金属层5。其中，阳极金属层l是用钼或铝 等材料制成的阻挡层；在N-外延层3还设有P型保护环7，形成保护 二极管；在金属势垒区内，向N-外延层方向扩散硼原子形成P型硼 扩散区8，并与N-外延层3形成五个均匀分布的P型点阵二极管，与 P型保护环所形成的保护二极管成并联。为提高抗静电能力和很高的响应速度，在扩散有硼原子的基础上 扩散金原子。其中，硼原子的扩散浓度为E18-E19原子/立方厘米；金原子的扩散浓度为E16-E17原子/立方厘米。如图2所示经过改进后的本技术肖特基二极管，当静电 通过肖特基二极管芯片时，产生的瞬间浪涌电流可以迅速从P型点二 极管阵流出，从而使P型保护环和金属势垒得到保护。权利要求1、一种高抗静电肖特基二极管，其内部结构包括阳极金属层、金属势垒层、N-外延层、基片、阴极金属层和用来消除边缘区域电场的二氧化硅和P型保护环，其特征在于在金属势垒区内，向N-外延层方向扩散形成至少二个P型硼扩散区，而所述P型硼扩散区与N-外延层形成PN结二极管，并与P型保护环所形成的保护二极管并联。2、 根据权利要求1所述的高抗静电肖特基二极管，其特征在于 在P型硼扩散区上扩散有金原子层。专利摘要本技术涉及一种高抗静电肖特基二极管，其内部结构包括N-外延层、基片、用来消除边缘区域电场的二氧化硅和P型保护环；在金属势垒区内，在原先肖特基二极管上向N-外延层方向扩散多个P型点阵二极管，并与P型保护环所形成的保护二极管并联；本专利技术改进后的肖特基二极管，由静电产生的瞬间浪涌电流可以迅速从P型点二极管阵流出，大大提高了二极管的抗静电能力，延长了使用寿命。文档编号H01L23/60GK201435391SQ20082016063公开日2010年3月31日 申请日期2008年10月14日 优先权日2008年10月14日专利技术者何永成 申请人:常州星海电子有限公司本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高抗静电肖特基二极管，其内部结构包括阳极金属层、金属势垒层、Ｎ－外延层、基片、阴极金属层和用来消除边缘区域电场的二氧化硅和Ｐ型保护环，其特征在于：在金属势垒区内，向Ｎ－外延层方向扩散形成至少二个Ｐ型硼扩散区，而所述Ｐ型硼扩散区与Ｎ－外延层形成ＰＮ结二极管，并与Ｐ型保护环所形成的保护二极管并联。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：何永成，
申请(专利权)人：常州星海电子有限公司，
类型：实用新型
国别省市：32[中国|江苏]