[發明專利]一種用多晶硅制作突變結的穩壓二極管及其制造工藝

無效

• 申請號: 201010223141.1
• 申請日: 2010-07-07
• 公開（公告）號: CN101908504A
• 公開（公告）日: 2010-12-08
• 發明（設計）人: 李昊;王林;蒲耀川;程秀芹;王軼軍;張曉情;張志向
• 申請（專利權）人: 天水天光半導體有限責任公司
• 主分類號: H01L21/77
• 分類號: H01L21/77;H01L21/329
• 代理公司: 甘肅省知識產權事務中心 62100
• 代理人: 馬英

技術領域

本發明涉及一種穩壓二極管，尤其涉及一種用多晶硅制作突變結的穩壓二極管及其制造工藝。

背景技術

穩壓二極管又稱齊納二極管，此二極管是一種直到臨界反向擊穿電壓前都具有很高電阻的半導體器件，在這臨界擊穿點上，反向電阻降低到一個很少的數值，在這個低阻區中電流增加而電壓則保持恒定，穩壓二極管是根據擊穿電壓來分檔的，因為這種特性，穩壓管主要被作為穩壓器或電壓基準元件使用。

穩壓管的最主要的用途是穩定電壓。在要求精度不高、電流變化范圍不大的情況下，可選與需要的穩壓值最為接近的穩壓管直接同負載并聯。在穩壓、穩流電源系統中一般做基準電源，也有在集成運放中作為直流電平平移。

目前，市場上可見的穩壓二極管產品均采用擴散工藝或外延工藝生產制造的，由于這兩種常規工藝得到的PN結并不是穩壓二極管要求的理想突變結，反向擊穿漏電流較大，因此這兩種工藝制作的穩壓二極管不能滿足高標準用戶的要求。

發明內容

本發明提供一種反向擊穿漏電流較小，反向擊穿后的阻抗也較小，即在較大反向電流變化范圍內電壓波動較小，穩壓效果更好而能夠滿足高標準用戶要求的用多晶硅制作突變結的穩壓二極管。

本發明的另一目的在于提供一種用多晶硅制作突變結的穩壓二極管的制造工藝。

本發明的技術方案為：一種用多晶硅制作突變結的穩壓二極管，在N型襯底拋光片上，先制作一個PN結保護環，在該PN結保護環內的N型襯底拋光片上的表面和該PN結保護環的內半邊處均淀積一層多晶硅，形成一種普通PN結二極管和一個突變結二極管并聯的結構的穩壓二極管。

一種用多晶硅制作突變結的穩壓二極管的制造工藝，所述制造工藝的具體步驟為：

①在N型襯底拋光片表面，采用熱氧化的方法制作1.6±0.05um的氧化層；

②使用半導體工藝中常用的光刻腐蝕技術光刻PN結保護環；

③使用硼紙擴散方法使所述PN結保護環成為方塊電阻2.5±0.5Ω/□的P型摻雜區；

④在550℃～700℃的溫度下淀積厚度為2.0～3.0um和摻雜濃度為23±3Ω/□的多晶硅；

⑤最后用光刻或干法刻蝕工藝去除表面多余的多晶硅。

本發明中普通PN結二極管環繞在突變結二極管周圍，使突變結二極管側向漏電流降至最低。由于淀積溫度低，襯底中的雜質極少擴散到淀積的多晶硅材料中，所以得到的PN結是較理想的突變結，該突變結與穩壓二極管設計要求十分接近，故采用本發明制作的穩壓二極管的電性也是非常理想的。

本發明有效的解決了現有工藝生產的穩壓二極管擊穿漏電流大、反向阻抗大的問題，達到了反向擊穿漏電流較小，擊穿后的阻抗也較小，即在較大反向電流變化范圍內電壓波動較小，穩壓的效果更好，能夠滿足高標準用戶的要求。

附圖說明

圖1為本發明沉積多晶硅后形成的穩壓二極管剖面圖；

圖2是本發明的穩壓二極管的剖面圖；

圖3是本發明的穩壓二極管中多晶硅-襯底雜質分布圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步說明。

參照圖1、圖2，一種用多晶硅制作突變結的穩壓二極管，在N型襯底拋光片3上，先制作一個PN結保護環6，在該PN結保護環6內的N型襯底拋光片3上的表面和該PN結保護環6的內半邊處均淀積一層多晶硅1，形成一種普通PN結二極管和一個突變結二極管并聯的結構的穩壓二極管。

一種用多晶硅制作突變結的穩壓二極管的制造工藝，所述制造工藝的具體步驟為：

①在電阻率為1～300mΩ·cm的N型襯底拋光片3表面，采用熱氧化的方法制作1.6±0.05um的氧化層2；熱氧化法的工藝條件是：溫度1100℃，時間7小時，氫氧合成氧化。

②使用半導體工藝中常用的光刻腐蝕技術光刻PN結保護環6；

③使用硼紙擴散方法使所述PN結保護環6成為方塊電阻2.5±0.5Ω/□的P型摻雜區；硼紙擴散法的工藝條件是：溫度985℃，時間40分鐘，氮氣環境下。

④在550℃～700℃的溫度下淀積厚度為2.0～3.0um和摻雜濃度為23±3Ω/□的多晶硅1；

⑤最后用光刻或干法刻蝕工藝去除表面多余的多晶硅1。

圖3為本發明的穩壓二極管，在CV測試儀上使用高頻CV法測試得到的P型(多晶硅)和N型雜質濃度分布圖。4為P型雜質濃度分布，5為N型雜質濃度分布。