[發明專利]穩壓二極管及其加工工藝

在審

• 申請號: 201410812041.0
• 申請日: 2014-12-22
• 公開（公告）號: CN104659110A
• 公開（公告）日: 2015-05-27
• 發明（設計）人: 張淑云
• 申請（專利權）人: 天津天物金佰微電子有限公司
• 主分類號: H01L29/861
• 分類號: H01L29/861;H01L21/329;H01L21/28;H01L21/56
• 代理公司: 天津濱海科緯知識產權代理有限公司 12211
• 代理人: 韓敏

技術領域

本發明屬于穩壓二極管生產領域，尤其涉及一種穩壓二極管特殊結構及其加工工藝。

背景技術

穩壓二極管是一種用于穩定電壓的PN結二極管，當加在穩壓二極管的反向電壓增加到一定數值時，將有大量載流子隧穿PN結的位壘，形成大的反向電流，此時電壓基本不變，稱為隧道擊穿；當反向電壓比較高時，在勢壘區內將可能產生大量載流子，受強電場作用形成大的反向電流，而電壓亦基本不變，為雪崩擊穿。因此，反向電壓臨近擊穿電壓時，反向電流迅速增加，而反向電壓幾乎不變。這個近似不變的電壓稱為齊納電壓(隧道擊穿)或雪崩電壓(雪崩擊穿)。

穩壓管的主要參數如下：

(1)穩定電壓Uz?Uz就是PN結的擊穿電壓，它隨工作電流和溫度的不同而略有變化。對于同一型號的穩壓管來說，穩壓值有一定的離散性，離散越小越好。

(2)穩定電流Iz穩壓管工作時的參考電流值。它通常有一定的范圍，即Izmin——Izmax。

(3)動態電阻rz它是穩壓管兩端電壓變化與電流變化的比值，如圖9所示，即這個數值隨工作電流的不同而改變。通常工作電流越大，動態電阻越小，穩壓性能越好，在參數測試中，要求小電流測試的動態電阻為ZZK,要求稍大電流測試的動態電阻為ZZT,相同測試條件下，越小越好。

(4)穩壓管正向壓降VF,在同樣測試條件下，越小越好。

穩壓二極管的應用領域廣泛，比如浪涌保護電路、電視機里的過壓保護電路、電弧抑制電路、串聯型穩壓電路中都用到穩壓二極管。

現有的穩壓二極管采用保護環結構(具體見附圖2所示)，結構復雜，設計原理是保護環先進行擴散，其源的濃度稍低于穩壓井的源濃度，其擊穿電壓高于穩壓井電壓，這樣二極管兩端的反向電壓逐漸加大時，體內穩壓井底部首先擊穿，由于保護環電壓高于穩壓井電壓，氧化層中表面態對保護環PN結伏安特性的影響不表現在整體二極管的伏安特性中，從而能夠形成電參數符合要求的穩壓管。

一般穩壓二極管的生產工藝中的鈍化工藝采用的是LPCVD(低壓化學汽相沉積)，沉積層為SIO2(二氧化硅)+SI3N4(氮化硅)的復合層，不能有效抑制后工序的正電荷沾污，穩壓二極管漏電較高。

一般穩壓二極管制作工藝具體見附圖5所示，從工藝流程來說，主要工藝步驟17步，流程較長，產品制作流程長，產生兩個問題，其一制作成本高，其二制程中會產生沾污，對成品率和電參數會產生影響。

發明內容

本發明要解決的問題首先是提供一種電參數性能更好的新型穩壓二極管，其次是提供一種工藝簡化、節約成本、提高成品率的新型穩壓二極管加工工藝。

為解決上述問題，本發明采用的技術方案：一種穩壓二極管，包括由下到上依次順序設置的背面銀電極層、襯底N+、外延層N和薄外延層N-，所述薄外延層N-的中部及所述外延層N的中部靠近上表面的部分擴散有穩壓井，所述穩壓井外側的薄外延層N-上方設有氧化層，所述氧化層上方及所述氧化層內側的穩壓井上方的一部分設有鈍化層，鈍化層包括由下到上依次設置的二氧化硅、磷硅玻璃和氮化硅，磷硅玻璃厚度為3000埃，摻磷2％，由薄外延層N-上未被鈍化層覆蓋的部分向上一直擴展到氧化層上方的鈍化層?的一部分上設有正面銀臺電極。

制作上述的穩壓二極管的加工工藝，包括如下步驟：

(1)清洗；

(2)一次氧化制作出氧化層；

(3)一次光刻形成穩壓井表面窗口；

(4)一次硼注入形成穩壓井預擴散；

(5)穩壓結硼擴散形成穩壓井；

(6)采用PECVD工藝生成鈍化層；

(7)二次光刻形成銀臺電極接觸窗口；

(8)進行正面蒸發；

(9)用高粘度光刻膠對銀臺電極接觸窗口進行第三次光刻；

(10)電鍍形成銀臺電極；

(11)對硅片背面N+進行減薄處理；

(12)背面蒸發形成背面銀電極；

(13)劃片切分形成單個管芯結構；

(14)封裝。

同時還包括檢驗測試步驟。

所述三次光刻采用高粘度光刻膠光刻技術。

所述PECVD工藝在鈍化層中生長厚度3000埃，摻磷2％的PSG,鈍化層結構為有效SIO₂+PSG+SI₃N₄。