本發明涉及半導體，具體涉及一種具有超低漏電肖特基二極管裝置。

背景技術：

1、肖特基二極管是一種低功耗、大電流、超高速的半導體器件，具有反向恢復時間極短(可低至幾納秒)、正向導通壓降僅約0.4v的顯著特點，其整流電流可達到數千安培。由于這些特性，肖特基二極管常用于高頻、低壓、大電流整流、續流以及保護電路中，并在微波通信等領域作為整流二極管或小信號檢波二極管。它們廣泛應用于彩電二次電源整流和高頻電源整流等場合。

2、然而，肖特基二極管在高壓領域的應用受到限制，主要是由于其勢壘降低效應，在高壓下會導致較大的漏電流。隨著tmbs(溝槽柵肖特基二極管)的成功推廣，肖特基二極管的電壓應用范圍已能擴展至300v。相較于平面柵結構，溝槽柵設計有效抑制了表面勢壘降低效應，降低了器件的漏電流，提升了肖特基二極管在中高壓領域的應用能力。然而，即使是溝槽柵肖特基二極管，在高溫條件下仍可能出現較高的漏電流，達到幾毫安，與pn結器件通常保持在微安級別的漏電流相比，差距較大。這一問題影響了系統的功耗效率，并增加了散熱需求。

3、為了獲得低漏電高可靠性器件，一種方法在傳統的肖特基二極管結構中引入復合勢壘，通過在金屬與半導體界面添加一層介電材料(如氧化硅或氮化硅)來調整勢壘高度。這種復合勢壘結構可以通過介電材料的厚度和材料特性來精確控制勢壘高度，從而降低漏電流并提升器件的可靠性。通過復合勢壘降低漏電流，同時改善高溫下的性能穩定性。介電層的引入可能增加工藝復雜性，并導致界面電阻增加，從而提高正向壓降，導致器件導通損耗增大。

4、另外一種常用的方法是在肖特基接觸區域，通過選擇性注入一種中低濃度的p型或n型摻雜劑(如ga或as)，形成局部勢壘調控區域。這種方法能夠在局部調整勢壘高度，使勢壘分布更加均勻，同時降低漏電流。這種方法可以有效降低漏電流，同時在一定程度上減小勢壘區域的電場集中效應，從而提高器件的可靠性。局部摻雜可能引入附加的工藝步驟，導致注入不均勻的問題，并可能增加器件正向壓降，從而影響整體導通性能。

技術實現思路

1、為了獲得低的漏電流并且不影響器件常溫時的正向壓降，本發明提出了一種具有超低漏電的肖特基二極管裝置，該裝置中金屬勢壘不僅僅在平面位置與外延層接觸，還在垂直結構上與外延層接觸形成肖特基結，結面積更大，可以有效降低器件導通壓降；本發明的特色是采用了弧形溝槽結構，相比傳統直角溝槽結構，在器件關斷情況下，弧型溝槽結構具有較強的屏蔽效果，降低器件表面勢壘高度，可以有效降低肖特基二極管漏電流。

2、本發明提供的技術方案如下：

3、一種具有超低漏電肖特基二極管裝置，包括襯底層和外延層；

4、所述外延層位于所述襯底層表面，所述外延層內設置有至少一個弧形溝槽，所述弧形溝槽頂部與所述外延層表面具有第一距離，位于所述弧形溝槽頂部的外延層中設置有延伸至所述外延層表面的垂直溝槽，所述外延層表面以及所述垂直溝槽內設置有金屬勢壘，所述金屬勢壘在水平結構上與所述外延層接觸，且在垂直結構上與所述外延層接觸形成肖特基結；

5、所述弧形溝槽的側壁向外彎曲成弧形，所述弧形溝槽的內壁表面設置有弧形溝槽氧化層，所述弧形溝槽內設置有多晶硅填充物，所述金屬勢壘與所述多晶硅填充物連接。

6、進一步地，所述外延層包括輕摻雜n型外延層以及重摻雜外延層，所述重摻雜外延層位于所述輕摻雜n型外延層表面；

7、所述襯底層為重摻雜n型襯底層，所述多晶硅填充物為重摻雜多晶硅填充物；

8、所述弧形溝槽的頂部位于所述重摻雜外延層內，所述弧形溝槽的底部位于所述輕摻雜n型外延層內。

9、進一步地，所述弧形溝槽的數量為多個，每個所述弧形溝槽的結構與深度一致，且相鄰兩個所述弧形溝槽間距不小于30nm。

10、進一步地，所述弧形溝槽是通過各向異性刻蝕溝槽后，再采用各向同性腐蝕方法形成的弧形溝槽結構，通過各向同性腐蝕的深度為0.3～1um。

11、進一步地，所述弧形溝槽距離所述多晶硅填充物的頂部硅表面的距離為0.5～3um。

12、進一步地，所述弧形溝槽氧化層是通過柵氧化工藝形成，形成厚度為

13、進一步地，所述多晶硅填充物通過多晶硅淀積、反刻蝕形成，多晶硅淀積厚度為

14、進一步地，所述重摻雜外延層的摻雜濃度為1×1016cm-3～5×1016cm-3，摻雜元素為磷或者砷。

15、與現有技術相比，本發明的有益效果是：

16、本發明提出了一種具有超低漏電的肖特基二極管裝置，該裝置中金屬勢壘不僅僅在平面位置與外延層接觸，還在垂直結構上與外延層接觸形成肖特基結，結面積更大，可以有效降低器件導通壓降；本發明的特色是采用弧形溝槽結構，相比傳統直角溝槽結構，在器件關斷情況下，弧型溝槽結構具有較強的屏蔽效果，降低器件表面勢壘高度，可以有效降低肖特基二極管漏電流。

技術特征：

1.一種具有超低漏電肖特基二極管裝置，其特征在于：

2.根據權利要求1所述的具有超低漏電肖特基二極管裝置，其特征在于：

3.根據權利要求1所述的具有超低漏電肖特基二極管裝置，其特征在于：

4.根據權利要求1-3任一所述的具有超低漏電肖特基二極管裝置，其特征在于：

5.根據權利要求4所述的具有超低漏電肖特基二極管裝置，其特征在于：

6.根據權利要求4所述的具有超低漏電肖特基二極管裝置，其特征在于：

7.根據權利要求4所述的具有超低漏電肖特基二極管裝置，其特征在于：

8.根據權利要求2所述的具有超低漏電肖特基二極管裝置，其特征在于：

技術總結
本發明公開了一種具有超低漏電的肖特基二極管裝置，該裝置包括襯底層和外延層，外延層位于襯底層表面，外延層內設置有弧形溝槽，弧形溝槽頂部與外延層表面具有一定距離，外延層表面設置有金屬勢壘；弧形溝槽的側壁向外彎曲成弧形，弧形溝槽的內壁表面設置有弧形溝槽氧化層，弧形溝槽內設置有多晶硅填充物，金屬勢壘與多晶硅填充物連接。該裝置中金屬勢壘不僅僅在平面位置與外延層接觸，還在垂直結構上與外延層接觸形成肖特基結，結面積更大，可以有效降低器件導通壓降；該裝置采用了弧形溝槽結構，相比傳統直角溝槽結構，在器件關斷情況下，弧型溝槽結構具有較強的屏蔽效果，降低器件表面勢壘高度，可以有效降低肖特基二極管漏電流。

技術研發人員：單亞東,謝剛,胡丹
受保護的技術使用者：廣微集成技術（深圳）有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28