功率二极管结终端结构解析

1.功率pin二极管

功率pin二极管通常采用负斜角、沟槽、场限环及场限环-沟槽复合终端结构^[26]。如图7-14a所示，由于二极管只有一个pn结，采用磨角很容易形成台面终端，但也需要对尖角部分进行处理。沟槽结构是通过腐蚀在pn结终止处形成沟槽，如图7-14b所示，然后用含有负电荷的钝化层加以保护。场限环结构是通过扩散工艺在pn结终止处形成p型场限环，如图7-14c所示，将pn结与芯片边缘隔离，可防止边缘提前击穿。如p型场限环的掺杂浓度低于主结的p⁺区掺杂浓度，可使此处空间电荷区更宽，于是在给定的反向电压下，p环内的电场强度会降低。如图7-14d所示，在pn结终止处先形成p型场限环，然后刻蚀掉表面的高掺杂浓度区，并用含有负电荷的钝化层加以保护，形成场限环-沟槽复合结终端结构，可有效地回避表面电荷对终端击穿电压的影响。

图7-14 功率二极管常用的结终端结构

在上述结终端结构中，负斜角结构适用于深结、圆芯的高压整流二极管，其他三种结终端结构都适合于浅结、方芯的快恢复功率二极管。(www.xing528.com)

图7-15 肖特基功率二极管的结终端结构

2.功率肖特基二极管

由于功率肖特基二极管中没有制作pn结工艺步骤，故结终端结构通常采用图7-15a所示的金属场板，边缘用热生长的二氧化硅作为钝化层。采用这种金属场板结终端结构，会在金属层末端A点处产生高电场强度，不仅会降低击穿电压，而且会降低肖特基势垒，导致漏电流增大。如果肖特基接触的金属延伸在氧化层上，可以降低A点的电场强度^[27]，但同时要防止B点提前出现击穿。为此，可采用硅局部氧化（LOCOS）工艺来改进金属场板结构，如图7-15b所示。在氮化硅膜的掩蔽下，对有源区进行热氧化，由于“鸟嘴”效应，在金属接触边缘处形成渐变的氧化层，有助于降低肖特基接触处的电场强度。为了彻底抑制该处的高电场强度，可采用图7-15c所示的结终端结构，它是通过离子注入工艺在肖特基金属接触边缘处引入p⁺场限环。但拐角处需要足够的圆化，以免形成球面结，使其击穿电压与柱面结的相同。