專利名稱：齊納二極管及其制造方法
齊納二極管及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種齊納二極管及其制造方法。背景技術：
圖3是傳統(tǒng)齊納二極管的示意圖，陽極區(qū)和陰極區(qū)組成PN，PN結(jié)相鄰的陰極區(qū)與 陽極區(qū)的雜質(zhì)濃度決定了齊納二極管的擊穿電壓。由于陰極區(qū)采用的是擴散和注入的方 式形成的結(jié)面，陰極結(jié)容易在靠近底部形成弧面，由于陰極結(jié)的弧面AB兩處的曲率半徑較 小，擊穿容易發(fā)生在AB兩處，影響了擊穿電壓的穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容有鑒于此，有必要針對上述齊納二極管的擊穿電壓不穩(wěn)定的問題提供一種擊穿電 壓較穩(wěn)定的齊納二極管。此外，還有必要提供一種擊穿電壓較穩(wěn)定的齊納二極管的制造方法。一種齊納二極管，包括N型襯底，在N型襯底之上的表面氧化膜，在N型襯底上的 陽極區(qū)，陰極區(qū)在陽極區(qū)之內(nèi)，其特征在于還包括陽極區(qū)之內(nèi)的N型注入?yún)^(qū)，該N型注入?yún)^(qū) 位于陰極結(jié)弧面處。優(yōu)選地，所述N型注入?yún)^(qū)的注入?yún)^(qū)域與所述陽極區(qū)的注入?yún)^(qū)域相同。優(yōu)選地，所述N型注入?yún)^(qū)的注入峰值深度在陰極結(jié)三分之二結(jié)深處。優(yōu)選地，所述N型注入?yún)^(qū)的N型雜質(zhì)為磷。優(yōu)選地，所述N型注入?yún)^(qū)的雜質(zhì)濃度范圍為lX1016 lX1018cm_3。優(yōu)選地，所述N型注入?yún)^(qū)的厚度范圍為0. Ium 0. 15um。優(yōu)選地，所述陰極區(qū)的N型雜質(zhì)為砷或是砷和磷的組合。一種齊納二極管的制造方法，包括如下步驟步驟一準備N型襯底，在硅襯底上形成表面氧化膜，在光刻膠掩蔽膜掩蔽下，向N 型襯底注入P型雜質(zhì)，其注入峰值比陰極結(jié)深，同時注入N型雜質(zhì)，以形成N型注入?yún)^(qū)，注入 峰值深度在陰極結(jié)的弧面處。步驟二 利用光刻膠掩蔽膜，注入N型離子，在陽極區(qū)中形成陰極區(qū)。步驟三利用光刻膠掩蔽膜，注入P型離子，退火形成陽極區(qū)的引出區(qū)。步驟四制造絕緣層覆蓋N型襯底，分別做陰極區(qū)的布線和陽極區(qū)的布線。優(yōu)選地，所述N型注入?yún)^(qū)的注入峰值深度在陰極結(jié)三分之二結(jié)深處。優(yōu)選地，所述N型注入?yún)^(qū)的注入?yún)^(qū)域與所述P型雜質(zhì)的注入?yún)^(qū)域相同。優(yōu)選地，所述步驟一的離子注入后不需要額外的退火。優(yōu)選地，N型注入?yún)^(qū)的厚度范圍為0. Ium 0. 15um。通過在陰極結(jié)弧面處形成N型注入?yún)^(qū)，使擊穿發(fā)生在陰極結(jié)底面，可以提高較為 精確地決定齊納二極管的擊穿電壓，提高擊穿電壓的穩(wěn)定性。
圖1是本發(fā)明實施例的齊納二極管的示意圖。圖2是本發(fā)明實施例的齊納二極管的制造過程示意圖。圖3是傳統(tǒng)齊納二極管的示意圖。
具體實施方式圖1所示的齊納二極管包括N型襯底1，在N型襯底1之上的表面氧化膜2，在N型 襯底1上設置的陽極區(qū)5，在陽極區(qū)5之內(nèi)的N型注入?yún)^(qū)6和陰極區(qū)9，該N型注入?yún)^(qū)6位 于陰極結(jié)的弧面處。齊納二極管的N型襯底1也可以是形成在硅襯底上的阱區(qū)。陽極區(qū)5比陰極區(qū)9的陰極結(jié)深略深，使擊穿電壓易發(fā)生在陰極結(jié)的下表面。陽 極區(qū)5采用P型雜質(zhì)摻雜。陰極區(qū)9置于陽極區(qū)5之內(nèi)，重摻雜N型雜質(zhì)，和陽極區(qū)5形成了一個PN結(jié)，通過 向該PN結(jié)施加反向電壓，使得齊納二極管發(fā)生齊納擊穿。N型注入?yún)^(qū)6置于陽極區(qū)5之內(nèi)，其注入峰值大約在陰極結(jié)深的三分之二處，其摻 雜類型為N型，可以是磷或是砷和磷的組合等N型雜質(zhì)，但是摻雜濃度比陰極區(qū)9低，N型 注入?yún)^(qū)6的雜質(zhì)濃度范圍大約為IX IO"5 IX 1018cm_3，N型注入?yún)^(qū)6可以降低此處的P型 雜質(zhì)的濃度以提高此處的結(jié)擊穿電壓。N型注入?yún)^(qū)6的濃度控制到能使陰極結(jié)的弧面的擊 穿電壓大于陰極結(jié)底面的擊穿電壓，則擊穿就轉(zhuǎn)移到陰極結(jié)的底面處，可以較為精確地決 定擊穿電壓值，齊納擊穿的穩(wěn)定性也可得到較好的控制。上述結(jié)構(gòu)的制造方法，如圖2所示，包括四個步驟步驟一如圖2 (a)所示，準備N型襯底1或者是在硅襯底上形成的N型阱區(qū)，在硅 襯底上形成由氧化硅構(gòu)成的表面氧化膜2，形成方法可以是熱氧化法。然后，在光刻膠掩蔽 膜3掩蔽下，向N型襯底1注入P型雜質(zhì)4，形成陽極區(qū)5，其濃度決定了器件的擊穿電壓， 其注入峰值比陰極結(jié)深，P型雜質(zhì)4優(yōu)選使用硼離子。同時注入N型雜質(zhì)，以形成N型注入 區(qū)6，N型注入?yún)^(qū)6的注入?yún)^(qū)域與陽極區(qū)5的注入?yún)^(qū)域相同，能量選擇上比陰極結(jié)略淺一些， 注入峰值在陰極結(jié)的弧面處，優(yōu)選在陰極結(jié)三分之二結(jié)深處，N型注入?yún)^(qū)6的厚度范圍大約 在0. Ium 0. 15um。離子注入后，不需要額外的退火工序。步驟二 如圖2 (b)所示，利用光刻膠掩蔽膜7，注入砷等N型離子8，在陽極區(qū)5中 形成陰極區(qū)9。步驟三如圖2(c)所示，利用光刻膠掩蔽膜10，注入P型離子11，優(yōu)選使用二氟化 硼，退火形成陽極區(qū)5的引出區(qū)12。步驟四如圖2(d)所示，制造例如氧化硅構(gòu)成的絕緣層覆蓋N型襯底1，制造方式 優(yōu)選利用CVD(化學氣相淀積)，分別做陰極區(qū)的布線14和陽極區(qū)5的布線13。采用上述步驟，減少了退火了工序，并且通過一次光刻就形成齊納二極管的陽極 區(qū)，減少了工藝成本。以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并 不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員 來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保 護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應以所附權(quán)利要求為準。
權(quán)利要求
1 一種齊納二極管，包括N型襯底，在N型襯底之上的表面氧化膜，在N型襯底上的陽 極區(qū)，陰極區(qū)在陽極區(qū)之內(nèi)，其特征在于還包括陽極區(qū)之內(nèi)的N型注入?yún)^(qū)，該N型注入?yún)^(qū)位 于陰極結(jié)弧面處。
2.如權(quán)利要求1所述的齊納二極管，其特征在于所述N型注入?yún)^(qū)的注入?yún)^(qū)域與所述 陽極區(qū)的注入?yún)^(qū)域相同。
3.如權(quán)利要求1或2所述的齊納二極管，其特征在于所述N型注入?yún)^(qū)的注入峰值深 度在陰極結(jié)三分之二結(jié)深處。
4.如權(quán)利要求1所述的齊納二極管，其特征在于所述N型注入?yún)^(qū)的N型雜質(zhì)為磷。
5.如權(quán)利要求1所述的齊納二極管，其特征在于所述N型注入?yún)^(qū)的雜質(zhì)濃度范圍為 IXlO16 lX1018cnT3。
6.如權(quán)利要求1所述的齊納二極管，其特征在于所述N型注入?yún)^(qū)的厚度范圍為 0. Ium 0. 15um。
7.如權(quán)利要求1所述的齊納二極管，其特征在于所述陰極區(qū)的N型雜質(zhì)為砷或是砷 和磷的組合。
8.—種齊納二極管的制造方法，其特征在于包括如下步驟步驟一準備N型襯底，在硅襯底上形成表面氧化膜，在光刻膠掩蔽膜掩蔽下，向N型襯 底注入P型雜質(zhì)，其注入峰值比陰極結(jié)深，同時注入N型雜質(zhì)，以形成N型注入?yún)^(qū)，注入峰值 深度在陰極結(jié)的弧面處。步驟二 利用光刻膠掩蔽膜，注入N型離子，在陽極區(qū)中形成陰極區(qū)。步驟三利用光刻膠掩蔽膜，注入P型離子，退火形成陽極區(qū)的引出區(qū)。步驟四制造絕緣層覆蓋N型襯底，分別做陰極區(qū)的布線和陽極區(qū)的布線。
9.如權(quán)利要求7所述的齊納二極管的制造方法，其特征在于所述N型注入?yún)^(qū)的注入 峰值深度在陰極結(jié)三分之二結(jié)深處。
10.如權(quán)利要求7所述的齊納二極管的制造方法，其特征在于所述N型注入?yún)^(qū)的注入 區(qū)域與所述P型雜質(zhì)的注入?yún)^(qū)域相同。
11.如權(quán)利要求7所述的齊納二極管的制造方法，其特征在于所述步驟一的離子注入 后不需要額外的退火。
12.如權(quán)利要求7所述的齊納二極管的制造方法，其特征在于N型注入?yún)^(qū)的厚度范圍 為 0. Ium 0. 15um。
全文摘要
一種齊納二極管，包括N型襯底，在N型襯底之上的表面氧化膜，在N型襯底內(nèi)的陽極區(qū)，陰極區(qū)在陽極區(qū)之內(nèi)，還包括陽極區(qū)之內(nèi)的N型注入?yún)^(qū)，該N型較低漂移區(qū)圍住陰極結(jié)弧面處。采用本發(fā)明的結(jié)構(gòu)可以避免齊納二極管在陰極結(jié)的弧面處擊穿，可以較精確地決定齊納擊穿，提高擊穿電壓的穩(wěn)定性。
文檔編號H01L29/866GK102088037SQ200910188618
公開日2011年6月8日 申請日期2009年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月4日
發(fā)明者吳孝嘉, 孫貴鵬, 羅澤煌 申請人:無錫華潤上華半導體有限公司, 無錫華潤上華科技有限公司