【嘉德點評】三安集成的該項專利提供一種新型結構，可以將擊穿點引入到有源區中心區域，增加了雪崩狀態下的散熱面積，從而提高了雪崩耐量，此外還提供了相應的製作方法。
集微網消息，由於特斯拉的引導效應，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）屬於第三代半導體材料，也是目前發展最成熟的寬禁帶半導體材料。這不僅對電車產業，也對其它行業的節能產生了巨大而積極的推動作用，其中就包括碳化硅結勢壘肖特基二極管。
肖特基二極管是以其發明人肖特基博士命名的，SBD是肖特基勢壘二極管的簡稱。SBD不是利用P型半導體與N型半導體接觸形成PN結原理製作的，而是利用金屬與半導體接觸形成的金屬－半導體結原理製作的。因此，SBD也稱為金屬－半導體二極管或表面勢壘二極管，它是一種熱載流子二極管。
此時我們要提及到關於二極管的一個專業名詞：雪崩耐量，何為雪崩耐量？半導體的接合部施加較大的反向衰減偏壓時，電場衰減電流的流動會引起雪崩衰減，此時元件可吸收的能量稱為雪崩耐量，表示施加電壓時的抗擊穿性。對於那些在元件兩端產生較大尖峰電壓的應用場合，就要考慮器件的雪崩能量。
而雪崩耐量通常與另一個詞一起出現，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，因此對於反激的應用場合，電路關斷時會產生較大的電壓尖峰。通常的情況下，功率器件都會降額，從而留有足夠的電壓餘量，但是一些電源在輸出短路時，初級中會產生較大的電流，加上初級電感，器件就會有雪崩損壞的可能。
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日申請了一項名為“新型碳化硅結勢壘肖特基二極管及其製作方法”的發明專利（申請號：201811267285.X），申請人為廈門市三安集成電路有限公司。
根據目前該專利公開的資料，讓我們一起來看看這項肖特基二極管專利吧。
如上圖為新型碳化硅結勢壘肖特基二極管的分層結構圖，該結構中包括層疊設置的第一導電類型碳化硅襯底10和第一導電類型碳化硅外延層11。第一導電類型碳化硅外延層的上表面由中心向外依次設置有有源區31、保護環32和第二導電類型終端場限環13，有源區包括間隔設置的多個第二導電類型結勢壘區12。
沿著保護環向有源區的中心的方向，相鄰第二導電類型結勢壘區的間距逐漸增大，且第二導電類型結勢壘區的寬度逐漸減小。有源區包括n個第二導電類型結勢壘區，靠近保護環的第一個結勢壘區的寬度W1為1-15um；保護環32與第一個結勢壘區的間距S1為0.5-8um；第n個第二導電類型結勢壘區的寬度Wn為0 .5-4um，第n-1個第二導電類型結勢壘區與第n個第二導電類型結勢壘區的間距Sn為5-10um。
這樣的結構，主要是因為結勢壘區之間的間隔逐漸增大後，當施加的反向偏壓不斷增加，有源區靠近中心處結勢壘區之間的間距較大，肖特基結的電場強度較大，由於肖特基效應，導致該區域的肖特基勢壘高度降低，成為擊穿薄弱點，因此將擊穿點引入到有源區中心區域，增加了雪崩狀態下的散熱面積，從而提高了雪崩耐量！
如上圖所示，每一個第二導電類型結勢壘12區包括一個子結勢壘區，並且第二導電類型結勢壘區為長條形，沿著保護環的兩側向有源區31的中心的方向，相鄰第二導電類型結勢壘區的間距逐漸增大，且第二導電類型結勢壘區的寬度逐漸減小。
下面我們再來聊聊這種新型碳化硅結勢壘肖特基二極管的製作方法，如下圖所示。
首先，準備碳化硅襯底10，其電阻率為0.001-0.05Ω·cm，厚度200-380um。在碳化硅襯底上，生長第一導電類型的碳化硅外延層11，在碳化硅外延層上表面，通過澱積SiO2、光刻、選擇性離子注入形成間隔設置的多個第二導電類型結勢壘區12和深結15，深結位於第二導電類型結勢壘區外，並且深結和第二導電類型結勢壘區的深度相同。
多個第二導電類型結勢壘區沿著由外向內的方向，相鄰第二導電類型結勢壘區的間距逐漸增大，且第二導電類型結勢壘區12的寬度逐漸減小。在碳化硅外延層上表面，通過光刻、選擇性離子注入形成深度相同的第二導電類型終端場限環13和淺結14。
接著，通過物理研磨，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電子束蒸發澱積金屬Ni，並在900℃下退火形成歐姆接觸21，在碳化硅外延層上表面，通過電子束蒸發或濺鍍，澱積金屬Ti，並在500℃下退火形成肖特基金屬17。
最後，在肖特基金屬的上表面，通過電子束蒸發澱積金屬Al，形成陽極18，在碳化硅外延層上表面及陽極金屬的上表面，通過PECVD，澱積形成SiO2/Si3N4層，通過光刻、形成鈍化層19，在鈍化層的上表面，通過澱積、光刻形成保護層20，在歐姆接觸21的下表面，通過澱積，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勢壘肖特基二極管發明專利，二極管是電子產品的主要部件之一，優質的二極管是保證電子產品穩定性的源頭，而三安集成電路這項專利正好填補了這方面的空缺，從而使得電子產品的質量大大提高！
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