Бездиффузионная технология изготовления диодов Шоттки

Выпрямители являются важнейшими электронными компонентами всех типов преобразователей энергии. Потери в преобразователях напряжения зависят, в первую очередь, от характеристик выпрямителей, основными типами которых в современной электронике являются диоды Шоттки — благодаря их высокому быстродействию и низкому прямому напряжению. Однако по сравнению с обычными диодами с p-n-переходом диоды Шоттки имеют высокие значения обратного тока, особенно при повышенной рабочей температуре. «Виноваты» в этом как конструктивные особенности устройств, так и структурные дефекты в выпрямляющем контакте металл–полупроводник, образующиеся в процессе высокотемпературных технологических операций при их изготовлении. Очевидно, что уменьшение числа таких операций способствует снижению значений обратного тока.

Одной из критичных высокотемпературных технологических операций при изготовлении диодов Шоттки является формирование p-области охраны. Охранное кольцо с дырочным типом проводимости является неотъемлемым элементом конструкции планарных диодов Шоттки. При изготовлении Trench-диодов Шоттки (это новое поколение появилось благодаря использованию в технологии дискретных приборов оборудования с проектными нормами менее 0,8 мкм) критичная высокотемпературная операция формирования охранного кольца с р-типом проводимости может быть исключена.

Если по периферии кристалла создать специальную замкнутую канавку таким образом, чтобы она ограничивала область формирования барьера Шоттки в пределах ее внутренней боковой стенки, то отпадает потребность формирования р-области охраны. В такой конструкции Trench-диодов Шоттки с замкнутой канавкой на периферии активной области отсутствуют так называемые «краевые» эффекты, для подавления которых в планарной конструкции создавалось специальное диффузионное охранное кольцо с проводимостью р-типа. Периферийная замкнутая канавка аналогична по структуре канавкам активной области и создается в едином технологическом процессе с ними. Ширина периферийной канавки выбирается с учетом возможности оптимального заполнения ее поликремнием (рис. 1).

Рис. 1. Конструкция 100-В Trench-диода Шоттки

Процесс формирования структуры Trench-диода Шоттки с областью охраны без диффузионной области р-типа схематически представлен на рис. 2.

Рис. 2. Процесс формирования Trench-диода Шоттки с использованием бездиффузионной технологии

Представленную конструкцию активной области диода, ограниченной внутренней боковой стенкой замкнутой периферийной канавки, можно рассматривать как мезоструктуру с плоским переходом, в которой отсутствуют «краевые» эффекты, присущие планарным барьерам Шоттки, сформированным без охранных диффузионных колец р-типа, а также структурам с цилиндрическим или сферическим переходом.

В таблице для сравнения представлены параметры диодов Шоттки фирмы Vishay и диодов аналогичных типономиналов, изготовленных с использованием представленной технологии. Как видно из таблицы, приборы, изготовленные по бездиффузионной технологии, имеют более низкие уровни тока утечки в сравнении с Trench-диодами Шоттки фирмы Vishay, и не уступают им по остальным параметрам.

Замкнутая канавка области охраны формируется в одном процессе с канавками активной области Trench-структуры. Представленный технологический процесс проводится с минимальным количеством высокотемпературных операций, в результате чего реализуются условия для формирования практически бездефектных приборов.