隨著當下電子產品的浪潮，人們的生活已與電子產品緊密相連，眾所周知，在生產電子產品會用到一種必不可少的材料，那就是肖特基二極管，究竟為什麽要用肖特基二極管那，肖特基二極管到底有何魔力那？

　　功率肖特基二極管包括普通功率肖特基勢壘二極管(PowerSchottkyBarrierDiode,SBD)、結勢壘控制的肖特基(JunctionBarrierControlledShottky，JBS)二極管，以及肖特基與pin的復合二極管，如pin與肖特基並聯結構(MergedPinandSchottky，MPS)二極管、溝槽氧化物的pin-肖特基復合結構(TrenchOxidepinSchottky，TOPS)二極管及軟快恢復二極管(SoftandFastDiode,SFD)等，此外，還有肖特基-超結(SJ-SBD)復合二極管。

　　1.結構類型

　　肖特基二極管的整流作用是由金屬與半導體矽之間形成的接觸勢壘來實現的。由於肖特基的勢壘高度低於pn結的勢壘高度，使其在小電流下正向壓降低，擊穿電壓低，反向漏電流大。功率肖特基二極管旨在提高其功率特性，有以下三類結構。

　　(1)普通功率肖特基勢壘二極管(SBD)結構如圖1a所示，它是在肖特基二極管中增加了一個低摻雜濃度的n-漂移區，由肖特基結和n-漂移區及n+陰極區組成。結勢壘控制的肖特基二極管(JBS)結構如圖1b所示，在形成肖特基結之前，先通過離子註入或擴散在n-漂移區上形成p區，使p區與肖特基結形成網狀平面結構。於是由p區、n-漂移區及n+襯底形成了一個pin結構，所以，JBS二極管相當於一個功率肖特基勢壘二極管與pin二極管的並聯。在反偏電壓下，pn結空間電荷區擴展，通過JFET的作用將肖特基結屏蔽起來，使其不受外加電壓的影響。

　　(2)肖特基-pin復合二極管結構為了提高功率肖特基二極管的耐壓，降低正向壓降，並增加反向恢復軟度，在JBS二極管結構的基礎上發展了圖2所示的肖特基-pin復合二極管結構。

　　如圖2a所示，MPS二極管結構與JBS二極管結構很相似。其反向擊穿與JBS二極管的相同，只是在低電流密度下，pin二極管不導通，但在較高的電流密度下，p區向n-漂移區註入空穴，會產生電導調制效應，所以能降低正向壓降，並允許很大的電流流過金屬-半導體接觸。

　　如圖2b所示，TOPS二極管結構是在n外延層上先選擇性刻蝕出深溝槽，然後在溝槽底部通過離子註入形成p區，最後用二氧化矽和多晶矽依次填充溝槽。與MPS二極管結構相比，該結構可以使靠近陽極側的空穴濃度進一步降低。目前，采用TOPS二極管結構制作的二極管反向擊穿電壓已達到1.2kV，可作為IGBT的續流二極管，顯著減小IGBT的開通功耗，並抑制開關噪聲。

　　如圖2c所示，SFD結構是通過用A1-Si替代A1電極在p區之間的n-漂移區表面形成一個極薄的p-區，以控制淺p-n結註入效率，並保護肖特基結。A1-Si/Si接觸在500～550℃退火後形成的勢壘高度為0.89～0.79eV，這與Pt/Si的勢壘高度相近，比純A1勢壘高度更高，從而實現高耐壓和低漏電流，並獲得比普通pin二極管更快、更軟的反向恢復特性。目前，采用SFD和超軟快恢復(U-SFD)結構已使二極管的反向電壓分別達到4kV和6.5kV。

　　(3)超結-肖特基(SJ-SBD)二極管結構如圖3a所示，SJ-SBD二極管結構是利用自對準工藝在輕摻雜上的p或n區上形成矽化物肖特基結，在重摻雜的p+或n+區形成歐姆接觸。由於超結能提高二極管的反向擊穿能力，肖特基可降低其正向壓降。所以，采用SJ-SBD結構，可以實現高擊穿電壓和低漏電流，並提高通流能力，克服功率肖特基二極管的不足。圖3b所示為半超結-肖特基二極管結構，其中增加了n緩沖層與p緩沖層，可進一步增強JBS電場屏蔽作用，減小漏電流，並改善反向恢復特性。

　　2.制作工藝

　　功率肖特基二極管制作的關鍵是肖特基結的形成。通過在輕摻雜的n-型矽外延層上蒸發或濺射相應的金屬或矽化物(Silicide)，然後經過適當退火便可形成。矽化物有很穩定的功函數WF，故形成的肖特基二極管有較好的穩定性和重復性。功率肖特基二極管也能用p型矽來做，但因其正向偏置電壓非常低，使得漏電流很大，所以很少使用。

　　制作肖特基結的金屬有很多種，如鎳(Ni)、鉻(Cr)、鉑(Pt)、鈀(Pd)、鎢(W)或鉬(Mo)等。為了降低功耗，可采用低勢壘高度的金屬。當環境溫度較高時，為了抑制漏電流，需采用高勢壘的金屬。肖特基勢壘高度Ubi取決於金屬的功函數。表1給出了n型矽表面形成肖特基的金屬功函數及勢壘高度。可見，勢壘高度Ubi隨金屬功函數的增加而增加。當退火溫度提高時，金屬與矽界面會發生反應而生成金屬矽化物。表2給出了n型矽與矽化物形成的肖特基勢壘高度。可見，采用Mosi2，形成的勢壘高度最低，采用PtSi2形成的勢壘高度最高，故在高溫環境下工作的功率肖特基二極管可用PtSi2來制作。

淺析功率型肖特基二極管的結構類型