專利名稱：一種鰭型pin二極管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于二極管技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種電力半導(dǎo)體逆變器裝置的關(guān)鍵器件
PIN 二極管。
背景技術(shù)：
目前電力半導(dǎo)體逆變器裝置用的關(guān)鍵器件一般采用二極管，具體來分，有PN型和PIN 型。逆變器裝置的負(fù)載大多是感應(yīng)式負(fù)載的電動(dòng)機(jī)。在工作過程中，電流在感應(yīng)式負(fù)載和支架元件的閉合電路之間在逆變器裝置中，通常以IGBT作為開關(guān)進(jìn)行工作，通過重復(fù)截止?fàn)顟B(tài)和導(dǎo)通狀態(tài)來控制電能。在IGBT導(dǎo)通的狀態(tài)下，PIN 二極管中不流過電流，PIN 二極管處于截止?fàn)顟B(tài)。另一方面，在IGBT截止的狀態(tài)下，PIN 二極管中流過電流，PIN 二極管處于導(dǎo)通狀態(tài)。為了提高逆變器裝置的開關(guān)特性，要求盡快使PIN 二極管從導(dǎo)通狀態(tài)轉(zhuǎn)變到截止?fàn)顟B(tài)。為此，需要在PIN 二極管中縮短壽命。若縮短壽命則存在使導(dǎo)通電阻變高這一問題。因此，為了既確保PIN 二極管的開關(guān)特性又降低導(dǎo)通電阻，就要求高精度地控制PIN二極管的壽命。PIN 二極管的常規(guī)結(jié)構(gòu)為:本征半導(dǎo)體層夾在P型和η型半導(dǎo)體層之間，構(gòu)成三文治式的橫向三層結(jié)構(gòu)。這種常規(guī)的橫向PIN 二極管在小型化方面受到限制，因?yàn)樵跈M向形成的PIN 二極管的情況下，降低特征尺寸導(dǎo)致P層、i層和η層之間的結(jié)面積受到限制。中國已授權(quán)專利CN100583460C公開了一種PIN 二極管，其采用的鰭型結(jié)構(gòu)在一定程度上能夠改善降低特征尺寸而限制的結(jié)面積。但是該專利公開的PIN 二極管的靈敏度還是不足
發(fā)明內(nèi)容
:為此，本發(fā)明提出了一種鰭型PIN 二極管的新結(jié)構(gòu)，采用本發(fā)明提出的PIN 二極管，能夠在降低特征尺寸的同時(shí)，解決現(xiàn)有技術(shù)的問題。本發(fā)明提出的鰭型PIN 二極管的結(jié)構(gòu)包括:襯底；N+摻雜層，其在襯底上形成，N+摻雜層由在襯底的表面上橫向生長(zhǎng)的部分以及突出該橫向生長(zhǎng)部分的鰭型部分共同構(gòu)成，以形成倒T型結(jié)構(gòu)；Ν-摻雜層，其在N+摻雜層上形成，該N-摻雜層包括第一部分和第二部分，所述第一部分覆蓋N+摻雜層的橫向生長(zhǎng)部分，所述第二部分覆蓋N+摻雜層的鰭型部分；絕緣層，其在N-摻雜層的第一部分上形成；本征半導(dǎo)體層，其覆蓋絕緣層的部分表面，并包圍所述N-摻雜層；Ρ-摻雜層，其覆蓋絕緣層的部分表面并包圍所述本征半導(dǎo)體層；Ρ+摻雜層，其覆蓋絕緣層的部分表面并包圍所述P-摻雜層。本發(fā)明提出的PIN 二極管結(jié)構(gòu)，具有鰭型的Ρ+Ρ-ΙΝ-Ν+結(jié)構(gòu)(I即為本征半導(dǎo)體層)。其中高濃度的P+摻雜層的作用為實(shí)現(xiàn)歐姆接觸和正向?qū)〞r(shí)快速注入空穴，從而降低導(dǎo)通壓降；次高濃度的P-摻雜層的作用為直接向本征半導(dǎo)體層(I層)注入空穴并同本征半導(dǎo)體層(I層)形成PN結(jié)，承受高的反向電壓，本征半導(dǎo)體層(I層)的作用為傳輸載流子，承受高的反向電壓；次高濃度的N-摻雜層的作用為直接向本征半導(dǎo)體層(I層)注入電子，并阻擋本征半導(dǎo)體層(I層)的反向時(shí)的擴(kuò)展，防止穿通，高濃度的N+摻雜層的作用為實(shí)現(xiàn)歐姆接觸和正向?qū)〞r(shí)快速注入電子，降低導(dǎo)通壓降。


圖1為本發(fā)明提出的PIN 二極管結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
:如圖1所示，本發(fā)明提出的鰭型PIN二極管的結(jié)構(gòu)包括:襯底100，襯底100可以采用本領(lǐng)域常規(guī)的半導(dǎo)體材料，例如硅、鍺、鍺化硅、砷化鎵、磷化銦等；N+摻雜層102，其在襯底100上形成，該N+摻雜層102由在襯底的表面上橫向生長(zhǎng)的部分以及突出該橫向生長(zhǎng)部分的鰭型部分共同構(gòu)成，以形成倒T型結(jié)構(gòu)，N+摻雜層102通過向硅、鍺等材料內(nèi)摻入高濃度的η型雜質(zhì)來形成，該η型雜質(zhì)例如磷(P)或砷(As)，在本發(fā)明中，優(yōu)選采用磷作為η型雜質(zhì)，其摻雜濃度大約為IX IO19CnT3至IX IO21CnT3之間；Ν-摻雜層103，其在N+摻雜層102上形成，該N-摻雜層103包括第一部分1031和第二部分1032，所述第一部分1031覆蓋N+摻雜層102的橫向生長(zhǎng)部分，所述第二部分1032覆蓋N+摻雜層102的鰭型部分，N-摻雜層同樣可以通過向硅、鍺等半導(dǎo)體材料內(nèi)摻入例如磷(P)或砷(As)的η型雜質(zhì)來形成，在本發(fā)明中，優(yōu)選采用磷作為η型雜質(zhì),其摻雜濃度大約為5X 1015cm_3至5Χ 1016cm_3之間。絕緣層101，其在N-摻雜層103的第一部分1031上形成，該絕緣層為淺溝槽絕緣層(STI)結(jié)構(gòu)；絕緣層101使得N-摻雜層103與P-摻雜層105和P+摻雜層106隔離，從而可以避免不期望的電子泄漏和短路；本征半導(dǎo)體層104，其覆蓋絕緣層101的部分表面，并包圍所述N-摻雜層103 ;本征半導(dǎo)體層104可以采用與N-摻雜層同樣的材料來形成。P-摻雜層105，其覆蓋絕緣層101的部分表面并包圍所述本征半導(dǎo)體層104，P_摻雜層105通過向娃、鍺等半導(dǎo)體材料摻入P型雜質(zhì)來形成，P型雜質(zhì)例如為硼(B),該P(yáng)-摻雜層的摻雜濃度大約為:1 X IO15CnT3至I X IO16CnT3 ；P+摻雜層106，其覆蓋絕緣層101的部分表面并包圍所述P-摻雜層105，P+摻雜層106通過向娃、鍺等半導(dǎo)體材料摻入P型雜質(zhì)來形成，P型雜質(zhì)例如為硼(B),該P(yáng)+摻雜層106的摻雜濃度大約為:5X IO18CnT3至IX 1020cnT3。需要特別說明的是，雖然本實(shí)施方式中指出了 N+摻雜層、N-摻雜層、本征半導(dǎo)體層、P-摻雜層以及P+摻雜層可有硅或鍺等半導(dǎo)體材料構(gòu)成，但這并不是說N+摻雜層、N-摻雜層、本征半導(dǎo)體層、P-摻雜層以及P+摻雜層的材料可互不相同，本發(fā)明中，上述各層在采用相同材料的前提下，可選擇硅或鍺等半導(dǎo)體材料構(gòu)成。以上實(shí)施方式已經(jīng)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，但上述實(shí)施方式并非為了限定本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種鰭型PIN 二極管，其特征在于: 所述PIN 二極管具有襯底； N+摻雜層，其在襯底上形成； N-摻雜層，其在N+摻雜層上形成；絕緣層，其在N-摻雜層上形成； 本征半導(dǎo)體層，其覆蓋絕緣層的部分表面，并包圍所述N-摻雜層； P-摻雜層，其覆蓋絕緣層的部分表面并包圍所述本征半導(dǎo)體層； P+摻雜層，其覆蓋絕緣層的部分表面并包圍所述P-摻雜層。
2.如權(quán)利要求1所述的鰭型PIN二極管，其特征在于: 所述N+摻雜層由在襯底的表面上橫向生長(zhǎng)的部分以及突出該橫向生長(zhǎng)部分的鰭型部分共同構(gòu)成，以形成倒T型結(jié)構(gòu)； 所述N-摻雜層包括第一部分和第二部分，所述第一部分覆蓋N+摻雜層的橫向生長(zhǎng)部分，所述第二部分覆蓋N+摻雜層的鰭型部分； 所述絕緣層在N-摻雜層的第一部分上形成。
3.如權(quán)利要求1或2所述的鰭型PIN二極管，其特征在于: N+摻雜層的摻雜濃度大約為I X IO19CnT3至I X IO21CnT3之間；N_摻雜層的摻雜濃度大約為5X IO15CnT3至5X IO16CnT3之間；P-摻雜層的摻雜濃度大約為:1 X IO15CnT3至I X IO16CnT3之間；P+摻雜層的摻雜濃度大約為:5X 1018cm_3至I X IO20Cm-3之間。
4.如權(quán)利要求1-3任意之一所述的鰭型PIN二極管，其特征在于: 所述N+摻雜層、N-摻雜層、本征半導(dǎo)體層、P-摻雜層以及P+摻雜層由相同的半導(dǎo)體材料構(gòu)成，例如硅或鍺。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鰭型PIN二極管，所述PIN二極管具有襯底;N+摻雜層，其在襯底上形成；N-摻雜層，其在N+摻雜層上形成；絕緣層，其在N-摻雜層上形成；本征半導(dǎo)體層，其覆蓋絕緣層的部分表面，并包圍所述N-摻雜層；P-摻雜層，其覆蓋絕緣層的部分表面并包圍所述本征半導(dǎo)體層；P+摻雜層，其覆蓋絕緣層的部分表面并包圍所述P-摻雜層。
文檔編號(hào)H01L29/868GK103208532SQ201310063309
公開日2013年7月17日 申請(qǐng)日期2013年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月28日
發(fā)明者童小春 申請(qǐng)人:溧陽市宏達(dá)電機(jī)有限公司