[發明專利]低漏電的低壓二極管芯片及其制備方法

有效

• 申請號: 201210361524.4
• 申請日: 2012-09-25
• 公開（公告）號: CN102842579A
• 公開（公告）日: 2012-12-26
• 發明（設計）人: 張常軍;王平;周瓊瓊;劉旺;李志栓
• 申請（專利權）人: 杭州士蘭集成電路有限公司
• 主分類號: H01L27/06
• 分類號: H01L27/06;H01L29/06;H01L29/41;H01L21/77
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 鄭瑋

技術領域

本發明涉及半導體集成電路器件領域，特別是涉及一種低漏電的低壓(低于外延層材料的最高隧道擊穿電壓)二極管芯片及其制備方法。

背景技術

在半導體技術中，二極管是一個重要的器件，一般的二極管由一個PN結構成，二極管正向導通和反向擊穿的特性被廣泛的應用于半導體領域。

在對PN結二極管施加反向電壓時，當反向電壓增加到一定數值VB時，通過PN結的反向電流就會急劇上升，這種現象稱為PN結的反向擊穿，VB即為擊穿電壓。就產生的機理而言，PN結擊穿可以分為雪崩擊穿和隧道擊穿(又稱齊納擊穿)兩種。其中雪崩擊穿的PN結是由單邊濃度較淡或雙邊濃度都較淡的P型半導體和N型半導體構成，空間電荷區較寬，擊穿由雪崩倍增引起，其I-V曲線擊穿點較直，在擊穿前的反向漏電流很小，可以達到納安級，見圖1，在圖1中，橫坐標為電壓，單位為V，縱坐標為電流，單位為μA。而隧道擊穿的PN結是由兩邊濃度都極高的P型半導體和N型半導體構成，空間電荷區較窄，擊穿由隧道穿透引起，其I-V曲線擊穿點較軟，在擊穿前的反向漏電較大，達到微安級或以上，見圖2，在圖2中，橫坐標為電壓，單位為V，縱坐標為電流，單位為μA。以硅材料的PN結二極管為例，當PN結的擊穿電壓在7.5V以上時，發生的擊穿屬于雪崩擊穿，7.5V為硅材料的最低雪崩擊穿電壓；當PN結的擊穿電壓在5.1V以下時，發生的擊穿屬于隧道擊穿，5.1V為硅材料的最高隧道擊穿電壓；當PN結的擊穿電壓介于5.1V和7.5V之間，兩種擊穿都有可能出現。

所以在低壓PN結二極管應用時(所述低壓是指低的反向擊穿電壓，對于硅材料而言一般低于7.5V)，當對低壓PN結二極管施加反向電壓時，由于反向電壓低于PN結二極管材料的雪崩擊穿電壓，所以反向擊穿為隧道擊穿，使得反向漏電流在微安級或以上，從而導致漏電流過大而不符合應用要求。

因此，如何提供一種低漏電的低壓二極管芯片及其制備方法，能夠使低漏電的低壓二極管芯片在施加反向電壓時，反向漏電流達到納安級，已成為本領域技術人員需要解決的問題。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種低漏電的低壓二極管芯片及其制備方法，能夠使低漏電的低壓二極管芯片在施加反向電壓時，反向漏電流達到納安級，所述低壓是指低的反向擊穿電壓，一般低于7.5V。

為解決上述技術問題，本發明提供一種低漏電的低壓二極管芯片，包括：

第一導電類型的襯底；

外延層，設置于所述襯底的上表面，所述外延層具有高壓二極管區、三極管區以及用于隔絕所述高壓二極管區和三極管區的第一導電類型的隔離，所述隔離的下表面接觸所述襯底，所述高壓二極管區具有第一極和第二極，所述三極管區具有發射極、基極和集電極，所述發射極與基極之間的擊穿電壓大于等于所述外延層材料的最低雪崩擊穿電壓，所述發射極和集電極的擊穿電壓小于等于所述外延層材料的最高隧道擊穿電壓，所述高壓二極管區的第一極與所述三極管區的發射極電相連，所述高壓二極管區的第二極與所述三極管區的集電極電相連；以及

第一電極和第二電極，所述第一電極與所述高壓二極管區的第一極和所述三極管區的發射極電相連，所述第二電極與所述高壓二極管區的第二極和所述三極管區的集電極電相連。

進一步的，所述三極管區還包括：

第一導電類型的第一外延層和第二導電類型的第二外延層，所述第一外延層和第二外延層自下至上層疊在所述襯底上；

第二導電類型的埋層，位于所述第一外延層和第二外延層之間，所述埋層為所述三極管區的集電極；

第一導電類型的第一重摻雜區域，位于所述埋層中間部位上方的所述第二外延層的上部，所述埋層與所述第一重摻雜區域通過所述第二外延層隔絕，所述第一重摻雜區域為所述三極管區的基極；

第二導電類型的第二重摻雜區域，位于所述第一重摻雜區域的頂部中央，所述第二重摻雜區域為所述三極管區的發射極；

第二導電類型的第三重摻雜區域，所述第三重摻雜區域包圍所述第一重摻雜區域并通過所述第二外延層與所述第一重摻雜區域隔絕，第三重摻雜區域的上表面為所述第二外延層的上表面，所述第三重摻雜區域的下表面接觸所述埋層，所述第三重摻雜區域與所述隔離電相連。

進一步的，所述高壓二極管區包括：

第一導電類型的第三外延層和第二導電類型的第四外延層，所述第三外延層和第四外延層自下至上層疊在所述襯底上，所述第三外延層為所述高壓二極管區的第二極，所述第四外延層為所述高壓二極管區的第一極；