10A-600V大功率硅基JBS肖特基二极管的制备.pdf

第37卷第6期
电子器件
Vol 37 No 6
2014年12月
Chinese Journal of Electron Devices
Dec.2014
Fabrication of High-power 10 A/600 V Si-based Junction
Barrier Schottky(JBS )Diode
CHEM Puxiang, GAO Hua, L Hairong, L/U Su
Instituteof Microelectronics, Lanzhou Uniersity, Lanzhou 730000, China)
Abstract: To compensate the high leakage current and low reverse breakdown voltage of conventional Schottky di
ode, a J BS diode structure was formed by combining strip P-N junction grids and Schottky junction, which termina-
ted by seven floating field limiting rings(FGRS)and one cutoff ring structure. Simulation was utilized to determine
the optimized parameters in fabrication, SBD and PIN diode were fabricated as contrast. The results showed that J BS
diodes behave similar to SBD diodes in the on-state while reverse characteristics similar to PIN diodes. The obtained
JBS diodes were capable of blocking up to 600 V when the leakage current density was less than 1X10 A/cm, and
the forward voltage drop at a current density of 80.6 A/cm"is 1.1 V
Key words: SBD diodes; JBS diodes; gridstructure: field guarding rings; breakdown voltage 600 V
EEACC. 2560H
doi:10.3969/j。issn.105-9490.2014.06.003
10A/600V大功率硅基JBS肖特基二极管的制备
陈菩祥,高桦,李海蓉,刘肃
兰州大学微电子所,兰州730000)
摘要:为了弥补传统肖特基二极管漏电流大和反向耐压低的不足,采用栅条P'ーN结和肖特基结嵌套形成结势垒肖特基二
极管(JBS),终端结构由7道场限环和1道切断环构成。通过模拟确定最优参数后流片试验,同步制备肖特基二极管(SBD)和
PiN二极管作为对比。结果表明:制备的JBS二极管兼备SBD二极管正偏和PiN二极管反偏的优点。在漏电流密度小于1
0-3Aem2时,反向耐压达到600vV;正向电流10A(80.6Acm2)时,导通压降仅为1.1V
关键词:肖特基二极管;结势垒肖特基二极管;栅条结构;场限环;反向耐压600V
中图分类号:TN315.2
文献标识码;A
文章编号:1005-9490(2014)06-1026-04
随着现代电子信息技术的飞速发展,电子消费在示。两者正向工作在肖特基二极管模式,且在较大正
我们生活中占有比例越来越高,对应的电力能源损耗偏压时,通过PーN结向漂移区注入少数载流子调制
则成了亟待解决的问题。在功率电子系统中功率损电导,保持低的正向压降。具有开关速度快、國值电
耗尤为突出,例如在高频高压电力传输、电源、马达驱压低、功耗小的优点;在反偏状态下,借鉴JFET?电
动器以及开关整流等领域。肖特基二极管(SBD)因沟道夹断原理,将肖特基接触完全屏蔽,提高了反向
接触势垒低且不存在少子注人和过剩载流子的抽取耐压,减小了反向漏电流。此两种新型结构器件的提
和复合等物理过程,具有阈值电压低、功耗小、开关速出,拓展了肖特基二极管在高压大功率领域的应用。
度快(10ns以内)以及频率高等优点,在上述领域广
近年来,多种新型结构的高压大功率肖特基二
泛应用。但其较大的饱和漏电流密度和低的反向击极管见诸报道3。诸多研究都着眼于新型材料
穿电压(Va<150V),致使其应用范围受到很大的限(SiC/GaN/金刚石)宽禁带、高载流子迁移率、耐高
制。为了克服以上不足,1984年 Baliga B J等人提出温的优点上,着力开发研究大功率高压器件。而在
了结势垒肖特基结二极管(JBS)和PiN肖特基组中低压应用领域,硅材料器件低廉的材料成本、成熟
合二极管(MPS)?,结构截面示意图类似如图1所的制造工艺等因素,性价比明显优于相应的新型材
项目来源:甘肃省科技支撑计划项目(1204CKCA062
收稿日期:2013-12-20修改日期:2014-01-19