[0031] 本發(fā)明溝渠式肖特基二極管的崩潰電壓（相當于額定工作電壓）可W大于或等于 60伏特（V)，較佳地大于或等于100伏特。當本發(fā)明應用于耐受較高逆向偏壓的元件時， 由于逆向偏壓愈高，該磊晶層22的阻抗值就必須愈高才能耐高電壓。而要提升磊晶層22 的阻抗值時，表示其載子濃度必須愈低，此時填入所述溝槽223中的半導體層23材料對于 MOS整體的效能控制與影響性就會愈高，加上所述半導體層23為高功函數(shù)材料時，對整個 電場、電位與電流等效應都有較大影響。此外，元件的崩潰電壓愈大時，所述氧化層24的厚 度必須愈大W耐受高壓。
[0032] 更進一步來說，本發(fā)明崩潰電壓大于或等于60伏特時，較佳地，所述半導體層23 的功函數(shù)為4. 8~5. 27電子伏特，所述氧化層24的厚度為1500~3000埃(A)，該磊晶層 22的阻抗值為0. 8~5. 0歐姆（Q )，所述溝槽223的深度為1. 5~3. 0微米（y m)，寬度為 0. 3~1. Oy m，上述的厚度、阻抗值、深度、寬度等尺寸設計，皆是為了配合該崩潰電壓大于 或等于60伏特而設計。而當本發(fā)明崩潰電壓大于或等于100伏特時，較佳地，所述半導體 層23的功函數(shù)為4. 9~5. 27電子伏特，所述氧化層24的厚度為2000~3000埃，該磊晶 層22的阻抗值為0. 9~5. 0 Q，所述溝槽223的深度為2~3. 0 y m，寬度為0. 6~1. 0 y m， 上述的厚度、阻抗值、深度、寬度等尺寸設計，皆是為了配合該崩潰電壓大于或等于100伏 特而設計。
[0033] 舉例來說，W崩潰電壓為60~IOOV而言，可作如下設計；所述氧化層24的厚度可 W為1500~2000埃，該磊晶層22的阻抗值可W為0. 8~1. 2 Q，所述溝槽223的深度可 W為1. 5~2. 5 y m，寬度可W為0. 3~0. 5 y m。W崩潰電壓為100~120V而言，可作如下 設計；所述氧化層24的厚度可W為2000~3000埃，該磊晶層22的阻抗值可W為0. 9~ 1. 3 Q，所述溝槽223的深度可W為2~3 U m，寬度可W為0. 6~0. 8 U m。
[0034] 本發(fā)明上述數(shù)值限定的原因在于；當半導體層23的功函數(shù)太小時，會有順向偏壓 特性不佳的缺點，但由于材料載子濃度的限制，功函數(shù)最高為5. 27電子伏特。當氧化層24 厚度太薄時無法耐受高逆向偏壓，而氧化層24至一定厚度即可達到足夠耐受逆向偏壓的 效果，因此氧化層24亦不需過厚。而該磊晶層22的阻抗值限定亦是為了具有足夠的耐受 逆向偏壓效果。所述溝槽223深度太淺時，有逆向偏壓不足，逆向漏電流過高的缺點，太深 時有順向偏壓增加的缺點；所述溝槽223寬度太小時，有順向偏壓增加的缺點，太大時有逆 向漏電流過大的缺點。
[0035] 參閱圖3、圖4,圖3為本發(fā)明與一比較例1的逆向電流-逆向偏壓特性曲線。該 比較例1與本發(fā)明的結構大致相同，兩者的崩潰電壓皆為100V，不同處在于該比較例1為現(xiàn) 有肖特基二極管，填入其溝槽的材料為功函數(shù)約為4. 17eV的n型半導體，本發(fā)明則使用功 函數(shù)約為4.SeV的P型半導體。圖3顯示本發(fā)明與該比較例1的逆向偏壓特性接近。圖4 為本發(fā)明與該比較例1的順向電流-順向偏壓特性曲線，顯示本發(fā)明在較低的順向偏壓下， 即能產生與該比較例1相同大小的電流，故本發(fā)明相較于比較例1具有較佳的順向偏壓特 性。
[0036] 參閱圖5、圖6,圖5為本發(fā)明與一比較例2的逆向電流-逆向偏壓特性曲線。該 比較例2與本發(fā)明的結構大致相同，而且兩者的崩潰電壓皆為200V左右。不同處在于，該 比較例2為現(xiàn)有肖特基二極管，填入其溝槽的材料為n型半導體，本發(fā)明則使用功函數(shù)約為 5. 02eV的P型半導體。圖5顯示本發(fā)明與該比較例2的逆向偏壓特性接近。圖6為本發(fā)明 與該比較例2的順向電流-順向偏壓特性曲線，顯示本發(fā)明在較低的順向偏壓下，即能產生 與該比較例2相同大小的電流，故本發(fā)明具有較佳的順向偏壓特性。
[0037] 綜上所述，通過于所述溝槽223填入具有高功函數(shù)的P型半導體層23,從而使本發(fā) 明具有較佳的順向偏壓特性，而且本發(fā)明可承受高逆向偏壓，可應用于60伏特、100伏特、 200伏特、250伏特或是更高工作電壓的元件。因此，本發(fā)明在能承受高逆向偏壓的同時，還 具有良好的低順向偏壓特性，同時還保有肖特基元件的切換快速的優(yōu)點。而且由于半導體 層23的P型多晶娃材料可W利用化學氣相沉積（CVD)設備形成，能與現(xiàn)有制程設備相容。 此外，由于W往要改變溝渠式肖特基二極管的元件特性，大部分都是于溝槽的寬度、深度、 間距等尺寸上作變化，而本發(fā)明通過改良填入溝槽中的材料來達到改善順向偏壓特性的目 的，實為前所未見的創(chuàng)新設計。
【主權項】
1. 一種溝渠式肖特基二極管，包含：一個基板、一個位于該基板上的η型的磊晶層、一 個連接該基板的第一電極，以及一個第二電極，該嘉晶層包括一個朝向該基板的第一面、一 個相反于該第一面的第二面，以及數(shù)個自該第二面朝向該第一面凹設的溝槽，其特征在于： 該溝渠式肖特基二極管還包含數(shù)個Ρ型的半導體層以及數(shù)個氧化層，所述半導體層分別位 于所述溝槽，每一個半導體層的材料功函數(shù)大于或等于4. 8電子伏特，所述氧化層分別位 于所述溝槽并且分別位于每一個半導體層與該磊晶層之間；該第二電極位于該磊晶層的第 二面上且覆蓋所述半導體層。2. 如權利要求1所述的溝渠式肖特基二極管，其特征在于：所述半導體層為ρ型多晶 硅，該磊晶層為η型多晶硅，該基板為η型的硅基板，且該基板的載子濃度大于該磊晶層的 載子濃度。3. 如權利要求1所述的溝渠式肖特基二極管，其特征在于：所述半導體層的材料功函 數(shù)為4.8~5. 27電子伏特。4. 如權利要求3所述的溝渠式肖特基二極管，其特征在于：所述氧化層的厚度為 1500 ~3000 埃。5. 如權利要求4所述的溝渠式肖特基二極管，其特征在于：該磊晶層的阻抗值為 0· 8~5. 0歐姆。6. 如權利要求5所述的溝渠式肖特基二極管，其特征在于：所述溝槽的深度為1. 5~ 3. 0微米，寬度為0. 3~1. 0微米。7. 如權利要求1至6中任一權利要求所述的溝渠式肖特基二極管，其特征在于：該溝 渠式肖特基二極管的崩潰電壓大于或等于60伏特。8. 如權利要求7所述的溝渠式肖特基二極管，其特征在于：該溝渠式肖特基二極管的 崩潰電壓大于或等于100伏特。9. 如權利要求1所述的溝渠式肖特基二極管，其特征在于：該溝渠式肖特基二極管的 崩潰電壓大于或等于100伏特，所述半導體層的材料功函數(shù)為4. 9~5. 27電子伏特。10.如權利要求1所述的溝渠式肖特基二極管，其特征在于：每一個半導體層的載子濃 度為10 19cm 3~10 21cm3。
【專利摘要】一種溝渠式肖特基二極管，包含：一基板、一n型的磊晶層、數(shù)個p型的半導體層、數(shù)個氧化層、一連接該基板的第一電極，以及一連接該磊晶層的第二電極。該磊晶層位于該基板上，并包括數(shù)個溝槽。所述半導體層分別位于所述溝槽，每一半導體層的材料功函數(shù)大于或等于4.8電子伏特。所述氧化層分別位于所述溝槽并且分別位于每一半導體層與該磊晶層之間。通過所述溝槽填入具有高功函數(shù)的p型半導體層，使本發(fā)明具有較佳的順向偏壓特性。因此，本發(fā)明在能承受高逆向偏壓的同時，還具有良好的順偏特性，同時還保有肖特基元件切換快速的優(yōu)點。
【IPC分類】H01L29/06, H01L29/872
【公開號】CN105336794
【申請?zhí)枴緾N201410401583
【發(fā)明人】葉昇平
【申請人】強茂股份有限公司
【公開日】2016年2月17日
【申請日】2014年8月14日