【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種寬能帶二極管，特別是涉及一種有源區呈軸對稱的類經緯線圖案的寬能帶二極管。
技術介紹
1、寬能帶二極管具有寬能帶半導體材料(wide-band-gap?semiconductors)及蕭特基能障(schottky?barrier)的特點。寬能帶半導體材料，例如：碳化硅、氮化鎵、氮化鋁鎵及氮化鋯，具有高電子飄移速度、高電場特性以及高溫耐受性。蕭特基能障通常具有快速的開關速度以及低順向電壓損失，因此其適用于高頻及高速開關應用。因此，結合寬能帶半導體材料及蕭特基能障的寬能帶二極管在高功率、高頻率、高溫及高壓等情況下性能相比于其他半導體材料更好。
2、目前采用碳化硅基板的接面能障蕭特基(junction?barrier?schottky；jbs)/合并型pin蕭特基(merged?pin?schottky；mps)二極管可用在電壓介于1200伏特至1700伏特、電流介于20安培至200安培以及功率介于200瓦特至500瓦特的高功率整流電路。針對jbs/mps二極管，其關鍵性能指標為反向崩潰電壓、順向額定電流以及順向浪涌電流(surgecurrent)，而順向浪涌電流的承受能力則是本領域多年來致力改善的問題。
3、現有技術中寬能帶二極管主要采用等離子體擴散層(plasma?spreading?layer；psl)、非平衡布局設計(unbalance?layout?method；ulm)以及封裝加強等方式來改善寬能帶二極管的散熱速度以及對浪涌電流的耐受度。然而，等離子體擴散層與非平衡布局設計的作法，由
4、有鑒于此，本專利技術提供一種優化采用等離子擴散層及非平衡布局設計的寬能帶二極管，以增加分散電流及提高熱傳導效率，進而提高寬能帶二極管對浪涌電流的耐受度。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供一種寬能帶二極管及其制造方法，本專利技術中將寬能帶二極管的有源區設計為類經緯線圖案，因此在采用等離子體擴散層(plasma?spreading?layer；psl)及非平衡布局設計(unbalance?layout?method；ulm)的方式來改善寬能帶二極管的散熱速度以及對浪涌電流的耐受度時，由有源區中心往外側方向的蕭特基接觸與歐姆接觸的比例變化較為均勻及連續，且類經緯線圖案具有軸對稱性，因此有源區的空間對稱較佳。
2、為達上述目的，本專利技術揭示一種寬能帶二極管包含一基板、一磊晶層、一有源區(active?area)、一接面終結延伸區(junction?termination?extension；jte)、一邊緣區、一氧化層(oxide)、一第一金屬層、一絕緣層(sin)、一保護層(polyimide)以及一第二金屬層。該基板具有一第一表面及一第二表面。該磊晶層設置于該基板的該第一表面。該有源區位于該磊晶層，且具有多個摻雜區及多個未摻雜區，所述摻雜區與所述未摻雜區形成呈軸對稱的一類經緯線圖案(graticule-like?pattern)。該接面終結延伸區圍繞該有源區，且與所述摻雜區連通。該邊緣區位于該磊晶層，且環繞該有源區。該氧化層設置于該磊晶層上，并蝕刻形成一開口。該第一金屬層設置于該開口，以與所述摻雜區接觸，以作為該寬能帶二極管的一陽極。該絕緣層設置于該氧化層及該第一金屬層上。該保護層覆蓋該絕緣層。該第二金屬層設置于該基板的該第二表面，以作為該寬能帶二極管的一陰極。
3、在一實施例中，該類經緯線圖案為一圓形及一六邊形其中之一。
4、在一實施例中，該邊緣區包含多個場限環(field?limitation?ring；flr)，所述場限環環繞該有源區及該接面終結延伸區，且各該場限環之間的間距相等。該有源區的所述摻雜區具有一第一摻雜濃度，該接面終結延伸區具有一第二摻雜濃度，所述場限環具有一第三摻雜濃度，該第一摻雜濃度與該第二摻雜濃度相同，以及該第一摻雜濃度與該第三摻雜濃度不同。
5、在一實施例中，該邊緣區包含多個場限環，所述場限環環繞該有源區及該接面終結延伸區，且各該場限環之間的間距以遠離該有源區的方向漸增。該有源區的所述摻雜區具有一第一摻雜濃度，該接面終結延伸區具有一第二摻雜濃度，所述場限環具有一第三摻雜濃度，該第一摻雜濃度與該第二摻雜濃度相同，以及該第一摻雜濃度與該第三摻雜濃度不同。
6、在一實施例中，該有源區包含至少一突波保護區，該突波保護區為無離子摻雜，用以增加該寬能帶二極管的浪涌電流承受上限。
7、在一實施例中，該基板由碳化硅、氧化鎵以及氧化鋅其中之一所制成。
8、在一實施例中，該基板及該磊晶層皆為n型摻雜。
9、在一實施例中，該第一金屬層的材質為鋁、氮化鈦及鈦其中之一。
10、在一實施例中，該第二金屬層的材質為銀、鎳及鈦其中之一。
11、此外，本專利技術還揭示一種寬能帶二極管的制造方法，包含：在一基板的一第一表面上生長一磊晶層；在該磊晶層間隔地注入多個第一離子，以形成多個第一摻雜區，所述第一摻雜區之間界定出多個第一未摻雜區，所述第一摻雜區與所述第一未摻雜區共同構成一有源區，該有源區呈軸對稱的一類經緯線圖案(graticule-like?pattern)；在該磊晶層間隔地注入多個第二離子，以形成一接面終結延伸區，該接面終結延伸區圍繞該有源區，且與所述第一摻雜區連通；在該磊晶層間隔地注入多個第三離子，以形成多個第二摻雜區，所述第二摻雜區之間界定出多個第二未摻雜區，所述第二摻雜區與所述第二未摻雜區共同構成一邊緣區，該邊緣區環繞該接面終結延伸區及該有源區；在該磊晶層上沉積一氧化層；蝕刻該氧化層以形成一開口；在該開口沉積一第一金屬層，以與所述第一摻雜區接觸，并作為該寬能帶二極管的一陽極；在該氧化層及該第一金屬層上沉積一絕緣層；在該絕緣層上覆蓋一保護層；以及在該基板的一第二表面設置一第二金屬層，以作為該寬能帶二極管的一陰極。
12、在一實施例中，該類經緯線圖案制作為一圓形及一六邊形其中之一。
13、在一實施例中，該邊緣區包含多個場限環(field?limitation?ring；flr)，所述場限環環繞該有源區及該接面終結延伸區，且各該場限環之間的間距被制造為相等。該有源區的所述摻雜區具有一第一摻雜濃度，該接面終結延伸區具有一第二摻雜濃度，所述場限環具有一第三摻雜濃度，該第一摻雜濃度與該第二摻雜濃度相同，以及該第一摻雜濃度與該第三摻雜濃度不同。
14、在一實施例中，該邊緣區包含多個場限環(field?limitation?ring)，所述場限環環繞該有源區及該接面終結延伸區，且各該場限環之間的間距被制造為以遠離該有源區的方向漸增。該有源區的所述摻雜區具有一第一摻雜濃度，該接面終結延伸區具有一第二摻雜濃度，所述場限環具有一第三摻雜濃度，該第一摻雜濃度與該第二摻雜濃度相同，以及該第本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種寬能帶二極管，包含：
2.如權利要求1所述的寬能帶二極管，其中該類經緯線圖案為一圓形及一六邊形其中之一。
3.如權利要求1所述的寬能帶二極管，其中該邊緣區包含多個場限環，所述場限環環繞該有源區及該接面終結延伸區，且各該場限環之間的間距相等。
4.如權利要求3所述的寬能帶二極管，其中該有源區的所述摻雜區具有一第一摻雜濃度，該接面終結延伸區具有一第二摻雜濃度，所述場限環具有一第三摻雜濃度，該第一摻雜濃度與該第二摻雜濃度相同，以及該第一摻雜濃度與該第三摻雜濃度不同。
5.如權利要求1所述的寬能帶二極管，其中該邊緣區包含多個場限環，所述場限環環繞該有源區及該接面終結延伸區，且各該場限環之間的間距以遠離該有源區的方向漸增。
6.如權利要求5所述的寬能帶二極管，其中該有源區的所述摻雜區具有一第一摻雜濃度，該接面終結延伸區具有一第二摻雜濃度，所述場限環具有一第三摻雜濃度，該第一摻雜濃度與該第二摻雜濃度相同，以及該第一摻雜濃度與該第三摻雜濃度不同。
7.如權利要求1所述的寬能帶二極管，其中該有源區包含至少一突波保護區
8.如權利要求1所述的寬能帶二極管，其中該基板由碳化硅、氧化鎵以及氧化鋅其中之一所制成。
9.如權利要求1所述的寬能帶二極管，其中該基板及該磊晶層皆為N型摻雜。
10.如權利要求1所述的寬能帶二極管，其中該第一金屬層的材質為鋁、氮化鈦及鈦其中之一。
11.如權利要求1所述的寬能帶二極管，其中該第二金屬層的材質為銀、鎳及鈦其中之一。
12.一種寬能帶二極管的制造方法，包含：
13.如權利要求12所述的制造方法，其中該類經緯線圖案為一圓形及一六邊形其中之一。
14.如權利要求12所述的制造方法，其中該邊緣區包含多個場限環，所述場限環環繞該有源區及該接面終結延伸區，且各該場限環之間的間距相等。
15.如權利要求14所述的制造方法，其中該有源區的所述摻雜區具有一第一摻雜濃度，該接面終結延伸區具有一第二摻雜濃度，所述場限環具有一第三摻雜濃度，該第一摻雜濃度與該第二摻雜濃度相同，以及該第一摻雜濃度與該第三摻雜濃度不同。
16.如權利要求12所述的制造方法，其中該邊緣區包含多個場限環，所述場限環環繞該有源區及該接面終結延伸區，且各該場限環之間的間距以遠離該有源區的方向漸增。
17.如權利要求16所述的制造方法，其中該有源區的所述摻雜區具有一第一摻雜濃度，該接面終結延伸區具有一第二摻雜濃度，所述場限環具有一第三摻雜濃度，該第一摻雜濃度與該第二摻雜濃度相同，以及該第一摻雜濃度與該第三摻雜濃度不同。
18.如權利要求12所述的制造方法，其中該有源區包含至少一突波保護區，該突波保護區為無離子摻雜，用以增加該寬能帶二極管的浪涌電流承受上限。
...【技術特征摘要】
1.一種寬能帶二極管，包含：
2.如權利要求1所述的寬能帶二極管，其中該類經緯線圖案為一圓形及一六邊形其中之一。
3.如權利要求1所述的寬能帶二極管，其中該邊緣區包含多個場限環，所述場限環環繞該有源區及該接面終結延伸區，且各該場限環之間的間距相等。
4.如權利要求3所述的寬能帶二極管，其中該有源區的所述摻雜區具有一第一摻雜濃度，該接面終結延伸區具有一第二摻雜濃度，所述場限環具有一第三摻雜濃度，該第一摻雜濃度與該第二摻雜濃度相同，以及該第一摻雜濃度與該第三摻雜濃度不同。
5.如權利要求1所述的寬能帶二極管，其中該邊緣區包含多個場限環，所述場限環環繞該有源區及該接面終結延伸區，且各該場限環之間的間距以遠離該有源區的方向漸增。
6.如權利要求5所述的寬能帶二極管，其中該有源區的所述摻雜區具有一第一摻雜濃度，該接面終結延伸區具有一第二摻雜濃度，所述場限環具有一第三摻雜濃度，該第一摻雜濃度與該第二摻雜濃度相同，以及該第一摻雜濃度與該第三摻雜濃度不同。
7.如權利要求1所述的寬能帶二極管，其中該有源區包含至少一突波保護區，該突波保護區為無離子摻雜，用以增加該寬能帶二極管的浪涌電流承受上限。
8.如權利要求1所述的寬能帶二極管，其中該基板由碳化硅、氧化鎵以及氧化鋅其中之一所制成。
9.如權利要求1所述的寬能帶二極管，其中該基板及該磊晶層皆為n型摻雜。
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【專利技術屬性】
技術研發人員：王地寶，
申請(專利權)人：臺亞半導體股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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