半导体器件 本发明涉及一种半导体器件，这种半导体器件包括半导体衬底和淀积于其上的外延层，该外延层为一已构型的其上提供有金属层的绝缘层所覆盖。
这种半导体器件作为肖特基二极管可获得特殊的用途。例如，这些二极管适合用于高速开关。这一特性在电源的研制开发中是必不可少的，因为电源应该具备高效率和高可靠性且引起的电磁干扰尽可能小。例如，肖特基二极管可用作电信领域中的电源。为得到高性能，对高性能肖特基二极管的需要越来越迫切。
期望其电容尽可能地小，因为这样将减小开关时间，而开关时间与电容成正比。另外，期望反向电流尽可能地小，以使二极管保持低耗散。另一方面期望正向电压尽可能地小，以使二极管能够在低电压下工作。相同面积情况下，肖特基二极管的正向电压低于常规pn结二极管的正向电压，但它还与肖特基二极管电容有关。众所周知，肖特基二极管的正向电压值及其电容值依赖于其金属层下面的掺杂浓度。另外，如果不改变肖特基二极管面积，其电容和正向电压的积与其掺杂浓度无关。有关掺杂浓度的另一个结论是：小电容和高的正向电压与低的反向电流有关，反之亦然。因此，为满足肖特基二极管所期望达到的这些相抵触的需要，即同时获得低的电容和低的正向电压是困难的。在所有具备以下结构的半导体器件中可遇到同样的困难。这种结构包括半导体衬底和淀积于其上地外延层，这一外延层为一已构型的其上提供有金属层的绝缘层所覆盖。
本发明的目的是提供一种上述种类的半导体器件，在不使正向电压发生劣化的前提下可获得更短的开关时间。
为实现这一目的，提供一种上述种类的半导体器件，其中，外延层包括第一外延层和第二外延层，与半导体衬底相接的第一外延层与第二外延层的导电类型相同，但掺杂浓度大于第二外延层。
依据本发明的这种半导体器件，与具有一均匀掺杂外延层的半导体器件相比，具有较低的电容。这导致了反向电流的减小。依据本发明的这种半导体器件中，电流/电压特性不会以不变的方式向高电压方向移动，否则将增加正向电压，因而，正向电压保持不变，即维持了较低的正向电压。其优点是在输出电阻上可保持小的电压降，因而耗散也低。
半导体衬底和第一、第二外延层最好用同种材料制作，并使半导体衬底与第一外延层的导电类型相同，但掺杂浓度高于第一外延层。如果使第一外延层的掺杂浓度大于第二外延层的掺杂浓度，则可达到正向电压与二极管电容的极优比率。第一外延层可以比第二外延层厚，最好是两倍厚。在一个最佳实施例中，半导体衬底和第一、第二外延层由硅制作，绝缘层由二氧化硅制作。
下面参考附图对本发明加以详细描述。
图1是一个依据本发明肖特基二极管的一个实施例的截面图；
图2示出了图1所示肖特基二极管中外延层的掺杂浓度。
图中示出了一种作为相应于本发明的半导体器件的一个实施例的肖特基二极管。图1所示肖特基二极管包括半导体衬底1，第一外延层2和第二外延层3，依次重叠起来。第二外延层3上淀积有已构型的绝缘层4。金属层5以下述方式盖住绝缘层4上的开口，即盖住开口及绝缘层4与开口相邻接的部分。这种肖特基二极管的接触电极制作于金属层5上和半导体衬底1的背面。
本发明的一个实施例中，半导体衬底1由n型重掺杂的硅制成，外延层2和3由n型硅制成，其掺杂水平远远低于半导体衬底1的掺杂水平，绝缘层4由二氧化硅制成，金属层由一种常用于肖特基二极管的金属制成，如铬、钼或铂。
从第二外延层3的表面开始，图2示意性(未按真实比例)地给出了第一、第二外延层2、3作为其深度X的函数的掺杂浓度。从表示半导体衬底1的掺杂浓度N1开始，在半导体衬底1和第一外延层2之间的界面处掺杂浓度下降到N2，并在第一外延层2中保持不变，在第一外延层2和第二外延层3之间的界面处，掺杂浓度再次下降到N3，并在第二处延层3中的保持不变。所示实施例中，半导体衬底1的掺杂浓度大于第一外延层2的掺杂浓度N2，而后者的掺杂浓度大于外延层3的掺杂浓度N3。第二外延层的厚度X1小于第一外延层的厚度X2，而第一外延层的厚度X2又小于半导体衬底1的厚度。半导体衬底的掺杂浓度N1一般位于1018～1021cm-3范围内，第一外延层2的掺杂浓度N2一般位于5×1014～5×1016cm-3范围内，第二外延层3的掺杂浓度N3一般位于1012cm-3和小于N2的一个值之间。第一外延层的厚度典型值为2～50μm。