一種二極管的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于一種電子元器件，具體的是一種二極管。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]齊納二極管又稱穩(wěn)壓二極管，是一種特殊的面接觸型硅晶體二極管。由于它有穩(wěn)定電壓的作用，經(jīng)常應(yīng)用在穩(wěn)壓設(shè)備和一些電子線路中。
[0004]普通PN結(jié)二極管在外加反向電壓足夠大時(shí)會(huì)被擊穿，并產(chǎn)生很大的反向電流，最終使器件失效。而齊納二極管則是利用PN結(jié)的反向擊穿，提供一個(gè)穩(wěn)定電壓V z。制作低壓齊納二級(jí)管需要制作高摻雜的PN結(jié)。由于平面工藝的擴(kuò)散工藝較難掌握，因此反向漏電流以及動(dòng)態(tài)電阻等參數(shù)也難以控制，所以生產(chǎn)低壓齊納管具有一定的難度。由于產(chǎn)品成品率低，所以國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠家極少，多年來一直依靠進(jìn)口管芯或成品。
[0005]低壓齊納二極管的擊穿機(jī)理主要是隧道擊穿。隧道擊穿是在強(qiáng)電場(chǎng)下，由于隧道效應(yīng)，使大量電子從價(jià)帶穿過禁帶而進(jìn)入到導(dǎo)帶所引起的一種擊穿現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)表明，對(duì)于重?fù)诫s的鍺、硅PN結(jié)，引起隧道擊穿所需的電場(chǎng)強(qiáng)度約為106V/cm。當(dāng)擊穿電壓V br< 4E g/q時(shí)，一般為隧道擊穿；當(dāng)Vbr> 6E g/q時(shí)，一般為雪崩擊穿；當(dāng)4E g/q〈 Vbr< 6E g/q時(shí)，兩種擊穿機(jī)構(gòu)都存在。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型的目的是為了解決上述問題，提出一種二極管，該二極管采用擴(kuò)散和合金的辦法，在單晶片上制作雙結(jié)得到低壓齊納二極管，具有擊穿電壓低，反向漏電流小，動(dòng)態(tài)電阻低，對(duì)檔率高等優(yōu)點(diǎn)。
[0007]本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:
[0008]—種二極管，所述二極管包括，硅襯底、發(fā)光層、漸變層和兩個(gè)PN結(jié)構(gòu)，其中，所述PN結(jié)構(gòu)，一個(gè)是擴(kuò)散結(jié)，另一個(gè)是合金結(jié);所述擴(kuò)散結(jié)包圍合金結(jié)，所述合金結(jié)的結(jié)深大于擴(kuò)散結(jié)的結(jié)深;所述合金結(jié)和擴(kuò)散結(jié)均為摻雜PN結(jié)，所述合金結(jié)的摻雜濃度小于擴(kuò)散結(jié)的摻雜濃度，所述PN結(jié)構(gòu)中的N型氮化硅層形成于所述襯底之上，所述發(fā)光層形成于N型氮化硅層之上;所述PN結(jié)構(gòu)中的P型氮化硅層，形成于所述發(fā)光層之上，所述二極管還包括P+型氮化物層和N+型氮化物層，P+型氮化物層形成于所述P型氮化硅層之上，所述漸變層為氮化銦鋁鎵漸變層，形成于高P+型氮化物層之上，N+型氮化物層、形成于所述氮化銦鋁鎵漸變層之上。
[0009]所述二極管包括還包括位于碳化硅層上的正面金屬、位于漸變層中有源區(qū)四周的終端結(jié)構(gòu)，以及位于漸變層之上掩膜層，其特征在于P區(qū)和P+區(qū)之間的摻雜區(qū)由若干個(gè)同心P+圓環(huán)及其之間的摻雜區(qū)，以及在這之上的氮化硅、正面金屬或掩膜層和在這之下的漸變層、襯底和背面金屬組成的結(jié)構(gòu)并聯(lián)而成。
[0010]所述掩膜層為二氧化硅、多晶硅、磷硅玻璃、氮硅玻璃或聚酰亞胺。
[0011]所述氮化銦鋁鎵層的厚度為25nm;所述P+型層摻雜濃度為1E19?lE21cm—3，厚度為25nm;所述N+型層摻雜濃度為1E19?lE21cm—3，厚度為25nm。
[0012]本實(shí)用新型采用擴(kuò)散和合金的辦法，在單晶片上制作雙結(jié)得到低壓齊納二極管，具有擊穿電壓低，反向漏電流小，動(dòng)態(tài)電阻低，對(duì)檔率高等優(yōu)點(diǎn)，抽取此結(jié)構(gòu)的低壓齊納二極管600只測(cè)試，呈硬擊穿特性的占約70%。
【附圖說明】
[0013]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明:
[0015]實(shí)施例:參見附圖1，低壓齊納二極管I，所述二極管由兩個(gè)PN結(jié)構(gòu)成，一個(gè)是擴(kuò)散結(jié)，另一個(gè)是合金結(jié)；圖中，NSPN結(jié)的N區(qū)，P為PN結(jié)的P區(qū)，一個(gè)是擴(kuò)散結(jié)2，另一個(gè)是合金結(jié)3;所述擴(kuò)散結(jié)包圍合金結(jié)，所述合金結(jié)的結(jié)深大于擴(kuò)散結(jié)的結(jié)深;所述合金結(jié)和擴(kuò)散結(jié)均為摻雜PN結(jié)，所述合金結(jié)的摻雜濃度小于擴(kuò)散結(jié)的摻雜濃度。
[0016]—種二極管，所述二極管包括，硅襯底、發(fā)光層、漸變層和兩個(gè)PN結(jié)構(gòu)，其中，所述PN結(jié)構(gòu)，一個(gè)是擴(kuò)散結(jié)，另一個(gè)是合金結(jié);所述擴(kuò)散結(jié)包圍合金結(jié)，所述合金結(jié)的結(jié)深大于擴(kuò)散結(jié)的結(jié)深;所述合金結(jié)和擴(kuò)散結(jié)均為摻雜PN結(jié)，所述合金結(jié)的摻雜濃度小于擴(kuò)散結(jié)的摻雜濃度，所述PN結(jié)構(gòu)中的N型氮化硅層形成于所述襯底之上，所述發(fā)光層形成于N型氮化硅層之上;所述PN結(jié)構(gòu)中的P型氮化硅層，形成于所述發(fā)光層之上，所述二極管還包括P+型氮化物層和N+型氮化物層，P+型氮化物層形成于所述P型氮化硅層之上，所述漸變層為氮化銦鋁鎵漸變層，形成于高P+型氮化物層之上，N+型氮化物層、形成于所述氮化銦鋁鎵漸變層之上。
[0017]所述二極管包括還包括位于碳化硅層上的正面金屬、位于漸變層中有源區(qū)四周的終端結(jié)構(gòu)，以及位于漸變層之上掩膜層，其特征在于P區(qū)和P+區(qū)之間的摻雜區(qū)由若干個(gè)同心P+圓環(huán)及其之間的摻雜區(qū)，以及在這之上的氮化硅、正面金屬或掩膜層和在這之下的漸變層、襯底和背面金屬組成的結(jié)構(gòu)并聯(lián)而成。
[0018]所述掩膜層為二氧化硅、多晶硅、磷硅玻璃、氮硅玻璃或聚酰亞胺。
[0019]所述氮化銦鋁鎵層的厚度為25nm;所述P+型層摻雜濃度為1Ε19?lE21cm—3，厚度為25nm;所述N+型層摻雜濃度為1E19?lE21cm—3，厚度為25nm。
[0020]制作低壓齊納二極管可以采用擴(kuò)散和合金兩種方法。采用平面工藝(即擴(kuò)散工藝)制得的擴(kuò)散PN結(jié)，擊穿特性好，動(dòng)態(tài)電阻和反向漏電流都比較小;盡管如此，由于擴(kuò)散工藝本身較難掌握，所以作出的管子擊穿電壓普遍偏高，管子的對(duì)檔率低。本實(shí)用新型為了降低擊穿電壓，提高管子的對(duì)檔率，在已制作的擴(kuò)散結(jié)中，以合金工藝再次進(jìn)行一次高濃度的P型雜質(zhì)，制得合金PN結(jié)，以提高摻雜濃度。具體作法是:選用PN固態(tài)擴(kuò)散源進(jìn)行第一次濃硼擴(kuò)散形成擴(kuò)散結(jié)。由于受到雜質(zhì)在硅中固溶度的限制，所以第二次高濃度的摻雜不能繼續(xù)以硼為雜質(zhì)。由于合金結(jié)的擊穿電壓較低，以及制作電極的需要，本實(shí)用新型選用了和硼元素同族的金屬鋁作為第二次擴(kuò)散的雜質(zhì)。實(shí)際上，第二次擴(kuò)散是合金工藝。合金后，就相當(dāng)于在原有的擴(kuò)散結(jié)中又加入了新的P型雜質(zhì)，形成合金結(jié)，更加提高了擴(kuò)散層的摻雜濃度。因此，本實(shí)用新型所述低壓齊納二極管新型結(jié)構(gòu)由兩個(gè)PN結(jié)構(gòu)成，一個(gè)是擴(kuò)散結(jié)，另一個(gè)是合金結(jié)，擴(kuò)散結(jié)包圍合金結(jié)，合金結(jié)的結(jié)深近似等于擴(kuò)散結(jié)的結(jié)深。將PN結(jié)加反向偏向時(shí)，由于合金結(jié)的摻雜濃度高于擴(kuò)散結(jié)的摻雜濃度，所以合金結(jié)點(diǎn)的擊穿電壓將低于擴(kuò)散結(jié)的擊穿電壓。電子在合金結(jié)穿過隧道的幾率大，并且經(jīng)過合金結(jié)的路徑體電阻最小，因而擊穿是發(fā)生在合金結(jié)的結(jié)面處。又由于合金結(jié)的存在，當(dāng)發(fā)生擊穿后，隨著擊穿電流的增大，結(jié)電壓降的變化量則很小，因此可以大大降低動(dòng)態(tài)電阻。
[0021]本實(shí)用新型采用擴(kuò)散和合金的辦法，在單晶片上制作雙結(jié)得到低壓齊納二極管，具有擊穿電壓低，反向漏電流小，動(dòng)態(tài)電阻低，對(duì)檔率高等優(yōu)點(diǎn)，抽取此結(jié)構(gòu)的低壓齊納二極管600只測(cè)試，呈硬擊穿特性的占約80%。
[0022]最后應(yīng)說明的是:顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本實(shí)用新型所作的舉例，而并非對(duì)實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種二極管，其特征在于:所述二極管包括，硅襯底、發(fā)光層、漸變層和兩個(gè)PN結(jié)構(gòu)，其中，所述PN結(jié)構(gòu)，一個(gè)是擴(kuò)散結(jié)，另一個(gè)是合金結(jié);所述擴(kuò)散結(jié)包圍合金結(jié)，所述合金結(jié)的結(jié)深大于擴(kuò)散結(jié)的結(jié)深;所述合金結(jié)和擴(kuò)散結(jié)均為摻雜PN結(jié)，所述合金結(jié)的摻雜濃度小于擴(kuò)散結(jié)的摻雜濃度，所述PN結(jié)構(gòu)中的N型氮化硅層形成于所述襯底之上，所述發(fā)光層形成于N型氮化硅層之上;所述PN結(jié)構(gòu)中的P型氮化硅層，形成于所述發(fā)光層之上，所述二極管還包括P+型氮化物層和N+型氮化物層，P+型氮化物層形成于所述P型氮化硅層之上，所述漸變層為氮化銦鋁鎵漸變層，形成于高P+型氮化物層之上，N+型氮化物層、形成于所述氮化銦鋁鎵漸變層之上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二極管，其特征在于:所述二極管包括還包括位于碳化硅層上的正面金屬、位于漸變層中有源區(qū)四周的終端結(jié)構(gòu)，以及位于漸變層之上掩膜層，P區(qū)和P+區(qū)之間的摻雜區(qū)由若干個(gè)同心P+圓環(huán)及其之間的摻雜區(qū)，以及在這之上的氮化硅、正面金屬或掩膜層和在這之下的漸變層、襯底和背面金屬組成的結(jié)構(gòu)并聯(lián)而成。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的二極管，其特征在于:所述掩膜層為二氧化硅、多晶硅、磷硅玻璃、氮硅玻璃或聚酰亞胺。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的二極管，其特征在于:所述氮化銦鋁鎵層的厚度為25nm;所述P+型層厚度為25nm;所述N+型層厚度為25nm。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種二極管，所述二極管包括，硅襯底、發(fā)光層、漸變層和兩個(gè)PN結(jié)構(gòu)，其中，所述PN結(jié)構(gòu)，一個(gè)是擴(kuò)散結(jié)，另一個(gè)是合金結(jié)；所述擴(kuò)散結(jié)包圍合金結(jié)，所述合金結(jié)的結(jié)深大于擴(kuò)散結(jié)的結(jié)深；所述合金結(jié)和擴(kuò)散結(jié)均為摻雜PN結(jié)，所述合金結(jié)的摻雜濃度小于擴(kuò)散結(jié)的摻雜濃度，所述PN結(jié)構(gòu)中的N型氮化硅層形成于所述襯底之上，所述發(fā)光層形成于N型氮化硅層之上；所述PN結(jié)構(gòu)中的P型氮化硅層，形成于所述發(fā)光層之上，所述二極管還包括P+型氮化物層和N+型氮化物層，P+型氮化物層形成于所述P型氮化硅層之上，所述漸變層為氮化銦鋁鎵漸變層，形成于高P+型氮化物層之上，N+型氮化物層、形成于所述氮化銦鋁鎵漸變層之上。
【IPC分類】H01L29/866
【公開號(hào)】CN205211762
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520981860
【發(fā)明人】李志福
【申請(qǐng)人】朝陽(yáng)無線電元件有限責(zé)任公司
【公開日】2016年5月4日
【申請(qǐng)日】2015年12月2日