齐纳二极管及其制造和封装方法技术

本发明专利技术公开一种齐纳二极管及其制造和封装方法，去除了暴露扩散层的接触孔形成过程，从而能够简化制造工艺，并且不接触电极线的扩散长度由朝向杂质扩散的交叉长度来确定，从而能够降低齐纳阻抗值。另外，在扩散之后采用湿蚀刻法来去除扩散掩模，使得扩散层不会被损坏，从而能够改善齐纳二极管特性。

【技术实现步骤摘要】

该文件涉及。
技术介绍
通常，半导体设备之外的具有低压阻抗的设备中存在着一种缺陷，即，由于进行测量或者封装过程中产生的静电或浪涌电压导致其寿命缩短。作为一种克服低压阻抗的保护设备，齐纳二极管被采用。齐纳二极管是一种使用反向击穿电压的二极管，并且PN齐纳二极管的反向击穿包含发生在低阈值电压时的齐纳击穿和发生在较高阈值电压时的雪崩击穿。齐纳击穿被设计为这样一种形式如果高浓度的杂质被引入到半导体层中，形成狭窄宽度的电荷耗尽层，导致即使在低电压时也会产生高的电场。换言之，如果高浓度的杂质被掺入，即使在反向偏置的低电压时能量带也会被缠住，使得P型半导体层的价电带(valence electroband)的能量带形成比N型半导体层的导电带的能量带更高的能量级。如果电荷耗尽层的宽度窄，填充在P型价电带中的电子向N型导电带产生隧道击穿，导致一种带有高电流的非常低阻抗的二极管。采用上述原理制造的产生齐纳击穿的二极管被称为齐纳二极管。如果施加到该二极管的反向电压达到齐纳击穿电压，则反向电流在很大程度上突然增大，但是端电压保持恒定，使得该二极管可以被用作稳压二极管。同时，如果反向浪涌电压发生在一个诸如具有低压阻抗特性的发光二极管(LED)设备中时，过量的电荷流入半导体层中，从而损坏或者恶化LED。如果这些设备是在绝缘衬底的上面制造的，问题则会更糟。浪涌电压可能升至电压的数千倍，所以如果该设备的内部电压(容许电压)低，则保护设备必须独立地安装。因此，为具有低压阻抗特性和具有预定击穿电压的二极管使用的齐纳二极管可以采用PN齐纳二极管(只在反向上产生齐纳击穿)形式，或者具有双向阈值电压特性的齐纳二极管形式，其中的两个齐纳二极管在相同的极性方向上(PNP或NPN)串联，从而使前向和反向区域上均能发生齐纳击穿。当具有双向阈值电压特性的齐纳二极管被连接到诸如LED设备时，该齐纳二极管可以被并联连接到设备以改善电压阻抗，而不需要考虑极性，因为该齐纳二极管的两端的极性是一样的。因此，如果浪涌电压发生在与齐纳二极管连接的低压阻抗设备中，任何形式的过电流不会流向低压阻抗设备，而是旁路流向具有低阻抗值的齐纳二极管，因为接近齐纳电压时发生齐纳击穿，从而能够保护该设备。图1a到1h是表示按照现有技术的齐纳二极管的制造过程的横截面图。首先，在N型半导体衬底10的上和下面形成上和下掩模层11，12，选择性地蚀刻上掩模层11并允许其相互分隔开，形成一对开口11a，11b暴露出N型半导体衬底10。(图1a)接着，参照图1b，当在衬底10的上和下面引入P型杂质并且进行扩散处理时，在上掩模层11的开口11a，11b暴露出的N型半导体衬底10区域上形成P型扩散层10a，10b。在上和下掩模层11，12形成性质改变层11a，12a，并且在扩散层10a，10b的表面形成绝缘层10aA，10bB。例如，在用于扩散处理的源是硼(B)的情况下，绝缘层10aA，10bB是硼玻璃层。继而，去除掩模层11，12、性质改变膜11a，12a和绝缘层10aA，10bB。(图1c)现在，在衬底10的上面形成具有用于暴露扩散层10a，10b的接触孔15a，15b的绝缘膜15。(图1d)最后，通过接触孔15a，15b形成电连接各扩散层10a，10b的一对电极线16a，16b。(图1e)当通过前面描述的方法形成具有双向阈值电压特性的齐纳二极管时，一内层绝缘膜应该被汽相淀积(vapor-deposited)，该内层绝缘膜应该被蚀刻以形成连接扩散层到电极的接触孔。然而，如果通过接触孔形成过程，接触孔被形成在不期望的地方，则形成的是PN齐纳二极管或者阻抗体，而不是具有双向阈值电压特性的齐纳二极管，从而降低了其产量。还有另外一个问题电流不得不流过长的扩散层，从而增大齐纳阻抗，这是因为，电流从电极线流到扩散层和衬底，并且流过另一个扩散层和另外的电极线。还有另外的问题接触孔形成过程的局限造成存在不接触电极线的扩散层，并且扩散层和电极线不是自对准的导致可靠性恶化。还有其他的问题如果采用干蚀刻法形成接触孔，则干蚀刻法会破坏扩散层，导致齐纳二极管特性的恶化。图2所示为在图1a到1e的现有技术中齐纳阻抗值增大现象的概念图。如前所述，为了形成绝缘膜11并且选择性地蚀刻绝缘膜11以及为了形成暴露扩散层10a顶部的接触孔15a，在扩散层10a形成之后，接触孔15a的宽度W1应该小于扩散层10a的宽度W2，并且应该在接触孔15a的侧壁和扩散层10a的边缘附近留有间隙‘d’。‘d’值要大于预置值，因为应该考虑操作误差以及扩散层10a的分布。因此，当间隙‘d’增大，扩散层处的电流被延伸从而增大按照现有技术的齐纳二极管制造过程中的齐纳阻抗值。图3a到3d所示为按照现有技术的齐纳二极管的制造过程的横截面图。在P型半导体衬底10的上和下面形成上和下掩模层11，12，选择性地蚀刻上掩模层11并使其相互分隔开，形成一对开口11a，11b暴露出P型半导体衬底10。(图3a) 接着，参照图3b，当在衬底10的上和下面引入N型杂质并且进行扩散处理时，在上掩模层11的开口11a，11b暴露出的P型半导体衬底10区域上形成N型扩散层10a，10b。此时，由于图1a和1b中所示的扩散处理，在上和下掩模层11，12形成性质改变层11a，12a，并且在扩散层10a，10b的表面形成绝缘膜10aA，10bB。继而，去除绝缘膜10aA，10bB的中心部分(图1c)，从而暴露扩散层10a，10b。(图3c)最后，形成电连接各扩散层10a，10b的一对电极线16a，16b。(图3d)按照该现有技术的处理过程中存在一个问题，即，虽然没有内层绝缘膜的蒸发处理过程，但是用作内层绝缘膜的扩散掩模处的性质改变的膜成为引起在电极线处产生漏电流的原因，并且使特性退化。还有另外一个问题，即，电流流经图1的制造方法中描绘的长的扩散层，从而增大了齐纳阻抗值，并且如果采用干蚀刻法形成接触孔，则干蚀刻法会破坏扩散层，导致齐纳二极管特性的恶化。
技术实现思路
本专利技术的公开是为了解决上述的问题，并且本专利技术的一个目的是提供一种，通过去除暴露扩散层的接触孔形成过程，能够简化工艺，并且通过扩散杂质的水平长度确定不接触电极线的扩散层的长度，能够减少齐纳阻抗值。本专利技术的另一个目的是提供一种，通过在扩散后使用湿蚀刻法去除扩散掩模，能够不产生对于扩散层的破坏，并从而提高齐纳二极管的特性。本专利技术还有另一个目的是提供一种，通过使用扩散层作为内层绝缘膜，改善扩散层和金属线之间的电绝缘特性并且使扩散掩模和扩散层自对准。按照本专利技术的第一个技术方案，一种齐纳二极管制造方法包括在具有第一极性的衬底的上部和下部顺次地形成绝缘膜和掩模层；顺次地蚀刻衬底上部的掩模层和绝缘膜的一部分，从而形成一对开口，通过这对开口，衬底被暴露出来；通过将具有与第一极性相反的第二极性的杂质引入衬底内执行扩散过程，从而在通过一对开口暴露的衬底区域形成具有第二极性的扩散层；去除衬底上部的掩模层，从而暴露绝缘膜，并且通过绝缘膜的开口暴露相互隔开的扩散层；以及形成一对各自电连接暴露的扩散层的电极线。按照本专利技术的第二个技术方案，一种齐纳二极管制造方法包括在具有第一极性的衬底的上部和下部顺次地形成绝缘膜和掩模层；顺次地蚀刻衬底上部的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种齐纳二极管的制造方法，包括：在具有第一极性的衬底的上部和下部顺次地形成绝缘膜和掩模层；顺次地蚀刻衬底上部的掩模层和绝缘膜的一部分，从而形成一对开口，通过这对开口，衬底被暴露出来；通过将具有与第一极性相反的第二极性 的杂质引入衬底内执行扩散过程，从而在通过一对开口暴露的衬底区域形成具有第二极性的扩散层；去除衬底上部的掩模层，从而暴露绝缘膜，并且通过绝缘膜的开口暴露相互隔开的扩散层；以及形成一对各自电连接暴露的扩散层的电极线。

【技术特征摘要】
KR 2004-12-15 10-2004-0106641;KR 2005-7-29 10-20051.一种齐纳二极管的制造方法，包括在具有第一极性的衬底的上部和下部顺次地形成绝缘膜和掩模层；顺次地蚀刻衬底上部的掩模层和绝缘膜的一部分，从而形成一对开口，通过这对开口，衬底被暴露出来；通过将具有与第一极性相反的第二极性的杂质引入衬底内执行扩散过程，从而在通过一对开口暴露的衬底区域形成具有第二极性的扩散层；去除衬底上部的掩模层，从而暴露绝缘膜，并且通过绝缘膜的开口暴露相互隔开的扩散层；以及形成一对各自电连接暴露的扩散层的电极线。2.如权利要求1所述的方法，其中，通过形成扩散层的过程，性质改变膜形成在掩模层上，并且绝缘膜形成在扩散层的表面上，并且通过去除掩模层，绝缘膜被暴露出来，并且通过利用由绝缘膜的开口暴露扩散层的过程，扩散层和性质改变膜被去除，以及在扩散层上部的绝缘膜被去除。3.一种齐纳二极管的制造方法，包括在具有第一极性的衬底的上部和下部顺次地形成绝缘膜和掩模层；顺次地蚀刻衬底上部的掩模层和绝缘膜的一部分，从而形成一个开口，通过这个开口，衬底被暴露出来；通过将具有与第一极性相反的第二极性的杂质引入衬底内执行扩散过程，从而在通过该开口暴露的衬底区域形成具有第二极性的扩散层；去除衬底上部的掩模层，从而暴露绝缘膜，并且通过绝缘膜的开口暴露扩散层；蚀刻与该开口分隔开的绝缘膜，从而形成另一开口，通过这个开口，衬底被暴露出来；以及在绝缘膜的上部形成一对各自电连接通过开口暴露的扩散层和衬底的电极线。4.如权利要求3所述的方法，其中，通过形成扩散层的过程，性质改变膜形成在掩模层上，并且绝缘膜形成在扩散层的表面上，并且通过去除掩模层，绝缘膜被暴露出来，并且利用通过由绝缘膜的开口暴露扩散层的过程，扩散层和性质改变膜被去除，以及在扩散层上部的绝缘膜被去除。5.一种齐纳二极管的制造方法，包括顺次地在具有第一极性的衬底的上部和下部形成绝缘膜；蚀刻衬底上部的掩模层的一部分，从而形成一对开口，通过这对开口，衬底被暴露出来；在衬底中引入具有与第一极性相反的第二极性的杂质，并且执行扩散过程，并且在通过一对开口暴露出的衬底区域形成具有第二极性的扩散层，在掩模层的上部和下部形成性质改变层，并且在扩散层的表面上形成绝缘膜；去除形成在掩模层上部的性质改变层和形成在扩散层表面上的绝缘膜；以及在绝缘膜的上部形成一对各自电连接到暴露的扩散层的电极线。6.如权利要求1到5中任一项所述的方法，其中，衬底是硅衬底。7.如权利要求1到5中任一项...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋基彰，金根扈，
申请(专利权)人：LG电子有限公司，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]