專利名稱：一種可提高pn結(jié)反向擊穿電壓的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種裝置，具體涉及一種可提高PN結(jié)反向擊穿電壓的裝置。
背景技術(shù)：
PN結(jié)構(gòu)幾乎在所有半導(dǎo)體中都存在，很多器件需要PN結(jié)反向工作，因此提高其反向擊穿電壓直接決定了相關(guān)器件的工作電壓范圍。實際制造中的PN結(jié)的不是理想的一維平面結(jié)構(gòu)，在PN結(jié)的邊和角處會出現(xiàn)柱面或球面結(jié)。通常結(jié)面的曲率會嚴重影響結(jié)的擊穿電壓，小的曲率半徑易導(dǎo)致電場集中，從而使結(jié)的擊穿電壓低于同等條件下的平行平面結(jié)。為了提高器件的擊穿電壓，發(fā)展出了一系列降低或消除曲率效應(yīng)的結(jié)終端結(jié)構(gòu)如場板、場限環(huán)、磨角、耗盡區(qū)腐蝕等。這些方法各有有缺點，如場板、場限環(huán)等可以降低結(jié)邊緣的電場，使擊穿電壓有提高，且工藝簡單，但會消耗較多的芯片面積。磨角或腐蝕經(jīng)過合理設(shè)計能使PN結(jié)實現(xiàn)理想的平面擊穿，但工藝復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明目的是提供一種制造工藝簡單、可提高PN結(jié)反向擊穿電壓的裝置。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過如下的技術(shù)方案來實現(xiàn)本發(fā)明包括第一低阻半導(dǎo)體層、與第一低阻半導(dǎo)體層導(dǎo)電類型相同的高阻半導(dǎo)體層、與高阻半導(dǎo)體層導(dǎo)電類型相反的第二低阻半導(dǎo)體層和設(shè)置在第一低阻半導(dǎo)體層兩側(cè)面的第一絕緣抗反射涂層及第二絕緣抗反射涂層；第二低阻半導(dǎo)體層位于第一絕緣抗反射涂層的內(nèi)側(cè)面，高阻半導(dǎo)體層位于第二低阻半導(dǎo)體層的另一側(cè)面正下方；第二低阻半導(dǎo)體層與高阻半導(dǎo)體層形成主PN結(jié)，第二低阻半導(dǎo)體層與第一低阻半導(dǎo)體層形成輔PN結(jié)，主PN 結(jié)與輔PN結(jié)相互并聯(lián)；高阻半導(dǎo)體層的摻雜濃度小于第二低阻半導(dǎo)體層的摻雜濃度，第一低阻半導(dǎo)體層的摻雜濃度小于高阻半導(dǎo)體層的摻雜濃度；第一絕緣抗反射涂層與第二低阻半導(dǎo)體層的接觸面積小于第一絕緣抗反射涂層的面積，第二低阻半導(dǎo)體層與高阻半導(dǎo)體層的接觸面積小于第一絕緣抗反射涂層與第二低阻半導(dǎo)體層的接觸面積；第二低阻半導(dǎo)體層的深度小于高阻半導(dǎo)體層的深度。這樣形成的PN結(jié)在反向工作時，主PN結(jié)的擊穿電壓低于輔PN結(jié)的擊穿電壓，且主PN結(jié)的邊緣曲面結(jié)由輔PN結(jié)代替，從而保證了主PN結(jié)先擊穿且達到理想的平面擊穿，最終達到提高PN結(jié)反向擊穿電壓目的。上述第一低阻半導(dǎo)體層、高阻半導(dǎo)體層和第二低阻半導(dǎo)體層采用的是普通硅片。 可減低本發(fā)明的制造成本。本發(fā)明制造工藝簡單，表面結(jié)構(gòu)也不復(fù)雜，通過輔PN結(jié)消除主PN結(jié)的曲面結(jié)效應(yīng)，能使主PN結(jié)的擊穿電壓達到理想的平面擊穿，從而提高PN結(jié)反向擊穿電壓。


圖1為本發(fā)明的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的工藝流程圖。圖中各標(biāo)號第一低阻半導(dǎo)體層1，高阻半導(dǎo)體層2，第二低阻半導(dǎo)體層3，第一絕緣抗反射涂層4，第二絕緣抗反射涂層5。
具體實施例方式為使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實施方式
，進一步闡述本發(fā)明。參見圖1，本發(fā)明包括第一低阻半導(dǎo)體層1、與第一低阻半導(dǎo)體層1導(dǎo)電類型相同的高阻半導(dǎo)體層2、與高阻半導(dǎo)體層2導(dǎo)電類型相反的第二低阻半導(dǎo)體層3和位于第一低阻半導(dǎo)體層1上側(cè)面的第一絕緣抗反射涂層4以及位于第一低阻半導(dǎo)體層1下側(cè)面的第二絕緣抗反射涂層5。其中，第二低阻半導(dǎo)體層3位于第一絕緣抗反射涂層4的下側(cè)面，高阻半導(dǎo)體層2 位于第二低阻半導(dǎo)體層3的正下側(cè)面。第二低阻半導(dǎo)體層3與高阻半導(dǎo)體層2形成主PN結(jié)，第二低阻半導(dǎo)體層3與第一低阻半導(dǎo)體層1形成輔PN結(jié)，主PN結(jié)與輔PN結(jié)相互并聯(lián)。即主PN結(jié)在中間，輔PN結(jié)完全包圍主PN結(jié)。第一絕緣抗反射涂層4與第二低阻半導(dǎo)體層3的接觸面積小于第一絕緣抗反射涂層4的面積，第二低阻半導(dǎo)體層3與高阻半導(dǎo)體層2的接觸面積小于第一絕緣抗反射涂層 4與第二低阻半導(dǎo)體層3的接觸面積。第二低阻半導(dǎo)體層3的深度小于高阻半導(dǎo)體層2的深度。高阻半導(dǎo)體層2的摻雜濃度小于第二低阻半導(dǎo)體層3的摻雜濃度，第一低阻半導(dǎo)體層1的摻雜濃度小于高阻半導(dǎo)體層2的摻雜濃度，這樣形成的PN結(jié)在反向工作時，主PN 結(jié)的擊穿電壓低于輔PN結(jié)的擊穿電壓，且主PN結(jié)的邊緣曲面結(jié)由輔PN結(jié)代替，從而保證了主PN結(jié)先擊穿且達到理想的平面擊穿，從而提高PN結(jié)反向擊穿電壓。第一低阻半導(dǎo)體層丨、高阻半導(dǎo)體層2和第二低阻半導(dǎo)體層3采用的是普通硅片， 可減低本發(fā)明的制造成本。本發(fā)明通過兩次擴散形成，第一次對第一低阻半導(dǎo)體層1進行同型擴散用來形成 PN結(jié)的一個區(qū)，第二次擴散區(qū)域完全覆蓋第一次擴散的區(qū)域，但結(jié)深比第一次擴散淺。這樣形成的PN結(jié)在反向工作時，由第一和第二次擴散形成的主PN結(jié)的擊穿電壓低于第二次擴散和第一低阻半導(dǎo)體層1形成的輔PN結(jié)的擊穿電壓，從而保證了中間由第一和第二次擴散形成的主PN結(jié)先擊穿且達到理想的平面擊穿。本發(fā)明采用保準(zhǔn)CMOS工藝就可制造且步驟很少，表面結(jié)構(gòu)簡單，只要兩次擴散就可實現(xiàn)，且器件區(qū)的擊穿能達到理想的平面擊穿，因此該裝置在很多器件中都能夠應(yīng)用。本發(fā)明的工作過程如下在第一低阻半導(dǎo)體層1和第二低阻半導(dǎo)體層3之間施加反向電壓，使主PN結(jié)及輔 PN結(jié)反偏。由于第一低阻半導(dǎo)體層1的摻雜濃度比高阻半導(dǎo)體層2的摻雜濃度低，因此主 PN結(jié)的擊穿電壓比輔PN結(jié)的擊穿電壓低，從而使主PN結(jié)最先擊穿并且能實現(xiàn)平面擊穿，輔 PN結(jié)實際起消除曲面并保護主PN結(jié)的作用。本發(fā)明工藝簡單，且具有設(shè)計方便、不占用過多面積等特點。本發(fā)明的制作過程如下首先，選取第一低阻半導(dǎo)體層1 (如普通硅片)為襯底。然后，通過氧化在第一低阻半導(dǎo)體層1的上、下側(cè)面分別形成第一絕緣抗反射涂層4、第二絕緣抗反射涂層5。再通過光刻在第一低阻半導(dǎo)體層1表面開出第一次擴散窗口，對第一低阻半導(dǎo)體層1進行同型擴散形成高阻半導(dǎo)體層2 (參見圖2(a)所示)。接下來，再通過光刻開出包含高阻半導(dǎo)體層2的更大的窗口，并進行和高阻半導(dǎo)體層2相反導(dǎo)電類型的高濃度擴散，形成第二低阻半導(dǎo)體層3，這樣就使第二低阻半導(dǎo)體層 3和高阻半導(dǎo)體層2就構(gòu)成了一主PN結(jié)，第二低阻半導(dǎo)體層3和第一低阻半導(dǎo)體層1構(gòu)成了一輔PN結(jié)(參見圖2(b)所示)。最后，通過氧化在第二次擴散窗口的表面再次形成第一絕緣抗反射涂層4 (參見圖2(c)所示)。以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
權(quán)利要求
1.一種可提高PN結(jié)反向擊穿電壓的裝置，其特征在于，包括第一低阻半導(dǎo)體層(1)、與第一低阻半導(dǎo)體層(1)導(dǎo)電類型相同的高阻半導(dǎo)體層O)、與高阻半導(dǎo)體層(2)導(dǎo)電類型相反的第二低阻半導(dǎo)體層(3)和設(shè)置在第一低阻半導(dǎo)體層(1)兩側(cè)面的第一絕緣抗反射涂層 (4)及第二絕緣抗反射涂層(5)；所述第二低阻半導(dǎo)體層(3)位于第一絕緣抗反射涂層的內(nèi)側(cè)面，所述高阻半導(dǎo)體層(2)位于第二低阻半導(dǎo)體層(3)的另一側(cè)面正下方；所述第二低阻半導(dǎo)體層(3)與高阻半導(dǎo)體層(2)形成主PN結(jié)，所述第二低阻半導(dǎo)體層 (3)與第一低阻半導(dǎo)體層(1)形成輔PN結(jié)，所述主PN結(jié)與輔PN結(jié)相互并聯(lián)；所述高阻半導(dǎo)體層O)的摻雜濃度小于第二低阻半導(dǎo)體層(3)的摻雜濃度，所述第一低阻半導(dǎo)體層(1)的摻雜濃度小于高阻半導(dǎo)體層O)的摻雜濃度；所述第一絕緣抗反射涂層(4)與第二低阻半導(dǎo)體層(3)的接觸面積小于第一絕緣抗反射涂層的面積，所述第二低阻半導(dǎo)體層(3)與高阻半導(dǎo)體層O)的接觸面積小于第一絕緣抗反射涂層(4)與第二低阻半導(dǎo)體層(3)的接觸面積；所述第二低阻半導(dǎo)體層(3)的深度小于高阻半導(dǎo)體層O)的深度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可提高PN結(jié)反向擊穿電壓的裝置，其特征在于，所述第一低阻半導(dǎo)體層(1)、高阻半導(dǎo)體層(2)和第二低阻半導(dǎo)體層(3)采用的是普通硅片。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可提高PN結(jié)反向擊穿電壓的裝置包括第一低阻半導(dǎo)體層、高阻半導(dǎo)體層、第二低阻半導(dǎo)體層和第一絕緣抗反射涂層及第二絕緣抗反射涂層；第二低阻半導(dǎo)體層位于第一絕緣抗反射涂層的內(nèi)側(cè)面，高阻半導(dǎo)體層位于第二低阻半導(dǎo)體層的另一側(cè)面正下方；第二低阻半導(dǎo)體層與高阻半導(dǎo)體層形成主PN結(jié)，第二低阻半導(dǎo)體層與第一低阻半導(dǎo)體層形成輔PN結(jié)；第一低阻半導(dǎo)體層的摻雜濃度小于高阻半導(dǎo)體層的摻雜濃度；第二低阻半導(dǎo)體層與高阻半導(dǎo)體層的接觸面積小于第一絕緣抗反射涂層與第二低阻半導(dǎo)體層的接觸面積；第二低阻半導(dǎo)體層的深度小于高阻半導(dǎo)體層的深度。本發(fā)明能使主PN結(jié)的擊穿電壓達到理想的平面擊穿，從而提高PN結(jié)反向擊穿電壓。
文檔編號H01L29/06GK102456719SQ201110448439
公開日2012年5月16日 申請日期2011年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月29日
發(fā)明者張睿, 秦明 申請人:東南大學(xué)