穩(wěn)壓二極管及其加工工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于穩(wěn)壓二極管生產(chǎn)領(lǐng)域，尤其涉及一種穩(wěn)壓二極管特殊結(jié)構(gòu)及其加工工 藝。
【背景技術(shù)】
[0002] 穩(wěn)壓二極管是一種用于穩(wěn)定電壓的PN結(jié)二極管，當(dāng)加在穩(wěn)壓二極管的反向電壓 增加到一定數(shù)值時，將有大量載流子隧穿PN結(jié)的位壘，形成大的反向電流，此時電壓基本 不變，稱為隧道擊穿；當(dāng)反向電壓比較高時，在勢壘區(qū)內(nèi)將可能產(chǎn)生大量載流子，受強電場 作用形成大的反向電流，而電壓亦基本不變，為雪崩擊穿。因此，反向電壓臨近擊穿電壓時， 反向電流迅速增加，而反向電壓幾乎不變。這個近似不變的電壓稱為齊納電壓（隧道擊穿） 或雪崩電壓（雪崩擊穿）。
[0003] 穩(wěn)壓管的主要參數(shù)如下：
[0004] (1)穩(wěn)定電壓UzUz就是PN結(jié)的擊穿電壓，它隨工作電流和溫度的不同而略有變 化。對于同一型號的穩(wěn)壓管來說，穩(wěn)壓值有一定的離散性，離散越小越好。
[0005] (2)穩(wěn)定電流Iz穩(wěn)壓管工作時的參考電流值。它通常有一定的范圍，S卩Izmin-- Izmax〇
[0006] (3)動態(tài)電阻rz它是穩(wěn)壓管兩端電壓變化與電流變化的比值，如圖9所示，即這個 數(shù)值隨工作電流的不同而改變。通常工作電流越大，動態(tài)電阻越小，穩(wěn)壓性能越好，在參數(shù) 測試中，要求小電流測試的動態(tài)電阻為ZZK，要求稍大電流測試的動態(tài)電阻為ZZT，相同測 試條件下，越小越好。
[0007] (4)穩(wěn)壓管正向壓降VF，在同樣測試條件下，越小越好。
[0008] 穩(wěn)壓二極管的應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，比如浪涌保護電路、電視機里的過壓保護電路、電弧 抑制電路、串聯(lián)型穩(wěn)壓電路中都用到穩(wěn)壓二極管。
[0009] 現(xiàn)有的穩(wěn)壓二極管采用保護環(huán)結(jié)構(gòu)（具體見附圖2所示），結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計原理是 保護環(huán)先進行擴散，其源的濃度稍低于穩(wěn)壓井的源濃度，其擊穿電壓高于穩(wěn)壓井電壓，這樣 二極管兩端的反向電壓逐漸加大時，體內(nèi)穩(wěn)壓井底部首先擊穿，由于保護環(huán)電壓高于穩(wěn)壓 井電壓，氧化層中表面態(tài)對保護環(huán)PN結(jié)伏安特性的影響不表現(xiàn)在整體二極管的伏安特性 中，從而能夠形成電參數(shù)符合要求的穩(wěn)壓管。
[0010] 一般穩(wěn)壓二極管的生產(chǎn)工藝中的鈍化工藝采用的是LPCVD(低壓化學(xué)汽相沉積）， 沉積層為SI02(二氧化硅）+SI3N4(氮化硅）的復(fù)合層，不能有效抑制后工序的正電荷沾 污，穩(wěn)壓二極管漏電較高。
[0011] 一般穩(wěn)壓二極管制作工藝具體見附圖5所示，從工藝流程來說，主要工藝步驟17 步，流程較長，產(chǎn)品制作流程長，產(chǎn)生兩個問題，其一制作成本高，其二制程中會產(chǎn)生沾污， 對成品率和電參數(shù)會產(chǎn)生影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 本發(fā)明要解決的問題首先是提供一種電參數(shù)性能更好的新型穩(wěn)壓二極管，其次是 提供一種工藝簡化、節(jié)約成本、提高成品率的新型穩(wěn)壓二極管加工工藝。
[0013] 為解決上述問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案：一種穩(wěn)壓二極管，包括由下到上依次順 序設(shè)置的背面銀電極層、襯底N+、外延層N和薄外延層N-，所述薄外延層N-的中部及所述 外延層N的中部靠近上表面的部分擴散有穩(wěn)壓井，所述穩(wěn)壓井外側(cè)的薄外延層N-上方設(shè)有 氧化層，所述氧化層上方及所述氧化層內(nèi)側(cè)的穩(wěn)壓井上方的一部分設(shè)有鈍化層，鈍化層包 括由下到上依次設(shè)置的二氧化硅、磷硅玻璃和氮化硅，磷硅玻璃厚度為3000埃，摻磷2%， 由薄外延層N-上未被鈍化層覆蓋的部分向上一直擴展到氧化層上方的鈍化層的一部分 上設(shè)有正面銀臺電極。
[0014] 制作上述的穩(wěn)壓二極管的加工工藝，包括如下步驟：
[0015] (1)清洗；
[0016] ⑵一次氧化制作出氧化層；
[0017] (3) -次光刻形成穩(wěn)壓井表面窗口；
[0018] (4) 一次硼注入形成穩(wěn)壓井預(yù)擴散；
[0019] (5)穩(wěn)壓結(jié)硼擴散形成穩(wěn)壓井；
[0020] (6)采用PECVD工藝生成鈍化層；
[0021] (7)二次光刻形成銀臺電極接觸窗口；
[0022] (8)進行正面蒸發(fā)；
[0023] (9)用高粘度光刻膠對銀臺電極接觸窗口進行第三次光刻；
[0024] (10)電鍍形成銀臺電極；
[0025] (11)對硅片背面N+進行減薄處理；
[0026](12)背面蒸發(fā)形成背面銀電極；
[0027] (13)劃片切分形成單個管芯結(jié)構(gòu)；
[0028] (14)封裝。
[0029] 同時還包括檢驗測試步驟。
[0030] 所述三次光刻采用高粘度光刻膠光刻技術(shù)。
[0031] 所述PECVD工藝在鈍化層中生長厚度3000埃，摻磷2%的PSG，鈍化層結(jié)構(gòu)為有效 sio2+psg+si3n4。
[0032] 本發(fā)明具有的優(yōu)點和積極效果是：本發(fā)明穩(wěn)壓二極管采用雙外延層結(jié)構(gòu)制作工 藝技術(shù)，簡化了工藝步驟，降低了生產(chǎn)成本，同時提高了器件的性能，本發(fā)明穩(wěn)壓二極管的 ZZK/ZZT/VZ/IR四個參數(shù)指標及離散性都好于保護環(huán)結(jié)構(gòu)制作的穩(wěn)壓管，產(chǎn)品性能穩(wěn)定，實 現(xiàn)了優(yōu)良的穩(wěn)壓管參數(shù)特性，動態(tài)微分電阻（ZZT/ZZK)小，漏電小，VZ-致性好等特點；在 鍍銀工藝中使用高粘度光刻膠替代傳統(tǒng)工藝中使用的紫外高分子聚合塑料膜，由于這種 高分子聚合物降解困難，污染環(huán)境，采用本發(fā)明的方法不僅降低了生產(chǎn)成本，而且能夠保護 環(huán)境；PECVD工藝在鈍化層中生長厚度3000埃，摻磷2%的PSG，形成對正電荷的吸附，降低 了器件的漏電流，提高參數(shù)性能。
【附圖說明】
[0033] 圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034] 圖2是現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035] 圖3是本發(fā)明PN結(jié)空間耗盡區(qū)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036] 圖4是單個PN結(jié)情況下的實際擊穿的伏安特性及穩(wěn)壓二極管要求的伏安特性曲 線對比圖；
[0037] 圖5是現(xiàn)有技術(shù)的加工工藝流程圖；
[0038] 圖6是本發(fā)明的加工工藝流程圖；
[0039] 圖7擊穿電壓與濃度的關(guān)系圖（鍺、硅、砷化鎵及磷化鎵中單邊突變結(jié)構(gòu)的雪崩 擊穿電壓與雜質(zhì)濃度的關(guān)系圖）；
[0040] 圖8是雜志濃度最大勢壘區(qū)關(guān)系圖（單邊突變結(jié)擊穿電壓VE、擊穿電壓下的勢壘 寬度S_和最大電場強度E_與雜質(zhì)濃度N的關(guān)系圖）；
[0041] 圖9是穩(wěn)壓二極管的伏安特性曲線及動態(tài)電阻圖。
[0042] 圖中：1鈍化層2銀臺電極3氧化層4穩(wěn)壓井5保護環(huán)6外延層N7襯底N+ 8 背面銀電極9薄外延層N- 10空間耗盡區(qū)。
【具體實施方式】
[0043] 現(xiàn)根據(jù)附圖對本發(fā)明進行較詳細的說明，如圖1所示，一種穩(wěn)壓二極管，包括由下 到上依次順序設(shè)置的背面銀電極層8、襯底N+7、外延層