一种稳压二极管及其制造方法技术

本发明专利技术属于半导体器件制作领域，涉及稳压二极管生产领域，尤其涉及一种稳压二极管及其制造方法。稳压二极管包括背面电极层、衬底N+、外延层N

【技术实现步骤摘要】
一种稳压二极管及其制造方法


[0001]本专利技术属于半导体器件制作领域，涉及稳压二极管生产领域，尤其涉及一种稳压二极管及其制造方法。

技术介绍

[0002]稳压二极管是一种用于稳定电压的PN结二极管，当加在稳压二极管的反向电压增加到一定数值时，将有大量载流子隧穿PN结的位垒，形成大的反向电流，此时电压基本不变，称为隧道击穿；当反向电压比较高时，在势垒区内将可能产生大量载流子，受强电场作用形成大的反向电流，而电压亦基本不变，为雪崩击穿。因此，反向电压临近击穿电压时，反向电流迅速增加，而反向电压几乎不变。这个近似不变的电压称为齐纳电压(隧道击穿)或雪崩电压(雪崩击穿)。
[0003]稳压管的主要参数有稳定电压V
Z
、稳定电流I
Z
、动态电阻r
Z
、稳压管正向压降V
F
。
[0004](1)稳定电压V
Z
就是PN结的击穿电压，它随工作电流和温度的不同而略有变化。对于同一型号的稳压管来说，稳压值有一定的离散性，离散越小越好。
[0005](2)稳定电流I
Z
I
Z
稳压管工作时的参考电流值。它通常有一定的范围，即I
zmin
——I
zmax
。
[0006](3)动态电阻r
Z
:它是稳压管两端电压变化与电流变化的比值，即这个数值随工作电流的不同而改变。通常工作电流越大，动态电阻越小，稳压性能越好，在参数测试中，要求小电流测试的动态电阻为ZZK,要求稍大电流测试的动态电阻为ZZT,相同测试条件下，越小越好。
[0007](4)稳压管正向压降V
F
,在同样测试条件下，越小越好。
[0008]稳压二极管的应用领域广泛，比如浪涌保护电路、电压箝位电路、串联型稳压电路中都用到稳压二极管。
[0009]现有的稳压二极管采用保护环结构结构复杂，设计原理是保护环先进行扩散，其源的浓度低于稳压二极管正电极区的杂质浓度，其击穿电压高于稳压二极管的稳压值，这样二极管两端的反向电压逐渐加大时，体内稳压二极管正电极区底部首先击穿，由于保护环电压高于稳压二极管正电极区电压，氧化层中表面态对保护环PN结伏安特性的影响不表现在整体二极管的伏安特性中，从而能够形成电参数符合要求的稳压管。

技术实现思路

[0010]有鉴于此，本专利技术提出一种新型稳压二极管及其制造方法，稳压二极管电参数性能更佳，制造方法工艺简单且成品率更高。
[0011]为了达到上述技术目的，本专利技术所采用的具体技术方案为：
[0012]一种稳压二极管，包括：
[0013]依次接触设置的背面电极层、衬底N+、外延层N
--
和外延层N-；
[0014]正电极区P+，嵌在所述外延层N-的上表面；
[0015]保护扩散环P++，包裹在所述正电极区P+的侧面，穿过所述外压层N-延伸至所述外延层N
--
；
[0016]钝化层，设置在所述外延层N-的上表面，同时接触所述外延层N-、保护扩散环P++及正电极区P+；
[0017]银台电极，一部分嵌在所述钝化层中并接触所述正电极区P+的上表面，另一部分接触所述钝化层的上表面。
[0018]进一步的，所述正电极区P+的上表面、保护扩散环P++的上表面和外延层N-的上表面处于同一平面。
[0019]进一步的，所述保护扩散环P++的上表面仅与所述钝化层接触。
[0020]进一步的，所述钝化层包括叠加的二氧化硅层和氮化硅层；其中,二氧化硅层接触所述外延层N-、保护扩散环P++及正电极区P+。
[0021]进一步的，所述衬底N+、外延层N
--
、外延层N-、保护扩散环P++和钝化层同轴设置。
[0022]进一步的，本专利技术还提出一种上述稳压二极管的制造方法，所述保护扩散环P++和所述正电极区P+分别通过两次扩散技术形成。
[0023]进一步的，所述制造方法具体包括以下步骤：
[0024]1)通过氧化工艺加工形成依次接触设置的背面电极层、衬底N+、外延层N
--
、外延层N-和一次二氧化硅层；
[0025]2)通过光刻工艺在所述二氧化硅层上进行刻蚀，形成多个到达所述外延层N-的保护环扩散窗口；
[0026]3)通过各所述保护环扩散窗口注入硼，扩散后形成多个垂直穿过所述外延层N-并延伸至外延层N
--
中的保护扩散环P++；
[0027]4)通过氧化工艺在各所述一次二氧化硅层的基础上加工形成可填埋各所述保护环扩散窗口的二次二氧化硅层；
[0028]5)通过光刻技术在所述二次二氧化硅层上进行刻蚀，形成多个正电极区表面窗口；所述正电极区表面窗口为处于所述保护扩散环P++内的外延层N-的上表面；
[0029]6)在各所述正电极区表面窗口注入硼，预扩散后形成多个稳压结正电极区预扩散区；
[0030]7)待各所述稳压结正电极区预扩散区稳压结硼扩散后形成多个正电极区P+；
[0031]8)通过PECVD工艺在所述二次二氧化硅层以及正电极区P+形成的表面上加工生成钝化层；
[0032]9)通过光刻工艺在所述钝化层上刻蚀形成多个到达所述正电极区P+的银台电极接触窗口；
[0033]10)在所述钝化层以及各银台电极接触窗口形成的表面上设置多个银台电极；
[0034]11)对所述衬底N+进行减薄处理；
[0035]12)在所述衬底N+的减薄面上敷料后，进行背面蒸发形成背面银电极；
[0036]13)划片切分形成管芯结构，每个管芯结构包括一组同轴的保护扩散环P++、正电极区P+和一个银台电极。
[0037]进一步的，所述步骤10)中银台电极的设置方法具体包括以下步骤：
[0038]10.1)在所述钝化层以及正电极区P+形成的表面上敷料后，进行正面蒸发形成一
次银台电极基底；
[0039]10.2)用高粘度光刻胶对所述一次银台电极基底进行光刻形成二次银台电极基底，使钝化层的部分上表面暴露；
[0040]10.3)对所述二次银台电极基底进行电镀，形成银台电极。
[0041]进一步的，所述步骤1)前还包括清洗步骤，用于清洗制造所述稳压二极管的硅片。
[0042]进一步的，所述步骤13)后还包括性能检测步骤，用于检测所述稳压二极管的工作性能。
[0043]采用上述技术方案，本专利技术能够带来的有益效果如下：
[0044]本专利技术稳压二极管采用双外延层结构双扩散制作工艺技术，提高了稳压二极管的性能，特别在高电压稳压值二极管芯片，本专利技术稳压二极管的主要参数指标及离散性都好于传统结构制作的稳压管，产品性能稳定、参数特性优良。
[0045]本专利技术的稳压二极管制造方法相较于传统工艺流程改动小，因此具有兼容性好、实用性强的特点。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种稳压二极管，其特征在于，包括：依次接触设置的背面电极层、衬底N+、外延层N
--
和外延层N-；正电极区P+，嵌在所述外延层N-的上表面；保护扩散环P++，包裹在所述正电极区P+的侧面，穿过所述外压层N-延伸至所述外延层N
--
；钝化层，设置在所述外延层N-的上表面，同时接触所述外延层N-、保护扩散环P++及正电极区P+；银台电极，一部分嵌在所述钝化层中并接触所述正电极区P+的上表面，另一部分接触所述钝化层的上表面。2.根据权利要求1所述的稳压二极管，其特征在于：所述正电极区P+的上表面、保护扩散环P++的上表面和外延层N-的上表面处于同一平面。3.根据权利要求1所述的稳压二极管，其特征在于：所述保护扩散环P++的上表面仅与所述钝化层接触。4.根据权利要求1所述的稳压二极管，其特征在于：所述钝化层包括叠加的二氧化硅层和氮化硅层；其中,二氧化硅层接触所述外延层N-、保护扩散环P++及正电极区P+。5.根据权利要求1所述的稳压二极管，其特征在于：所述衬底N+、外延层N
--
、外延层N-、保护扩散环P++和钝化层同轴设置。6.根据权利要求1～5之任一项所述的稳压二极管的制造方法，其特征在于：所述保护扩散环P++和所述正电极区P+分别通过两次扩散技术形成。7.根据权利要求6所述的稳压二极管制造方法，其特征在于，所述制造方法具体包括以下步骤：1)通过氧化工艺加工形成依次接触设置的背面电极层、衬底N+、外延层N
--
、外延层N-和一次二氧化硅层；2)通过光刻工艺在所述二氧化硅层上进行刻蚀，形成多个到达所述外延层N-的保护环扩散窗口；3)通过各所述保护环扩散窗口注入硼，扩散后形成多个垂直穿过所述外延层N-并...

【专利技术属性】
技术研发人员：田李庄，
申请(专利权)人：济南新芯微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：