[發(fā)明專利]一種平面型雙向觸發(fā)二極管及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811508784.3
• 申請日: 2018-12-11
• 公開（公告）號: CN109659232A
• 公開（公告）日: 2019-04-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姜巖峰;于平平;王旭峰
• 申請（專利權(quán)）人: 江南大學(xué)
• 主分類號: H01L21/329
• 分類號: H01L21/329;H01L29/861
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠(yuǎn)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 23211
• 代理人: 張勇

本發(fā)明公開了一種平面型雙向觸發(fā)二極管及其制備方法，屬于半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域。所述平面型雙向觸發(fā)二極管的結(jié)構(gòu)是自下而上包括：p型襯底和n型外延層；在n型外延層上摻雜兩個處于同一水平位置的p阱，在兩個p阱上分別摻雜一個n阱；本發(fā)明突破分立器件的設(shè)計思想，不再沿用垂直設(shè)計的思路，而是采用與雙極型集成電路工藝兼容的方法，設(shè)計出一款平面型DIAC器件，將集成電路的整個p型襯底和上述平面型DIAC器件做成一體，改善了觸發(fā)二極管的觸發(fā)特性，應(yīng)用于電路中使得電流的觸發(fā)更為靈敏，整流效率得到提高，電源輸出效率可達(dá)90％以上，且增強了熱容量，使得其能夠應(yīng)用于集成電路中，且不存在易被燒壞的缺點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種平面型雙向觸發(fā)二極管及其制備方法，屬于半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

雙極交流開關(guān)(DIAC，Diode AC Switch)，又稱雙向觸發(fā)二極管，是一種傳統(tǒng)半導(dǎo)體器件。由于其特殊的電流—電壓特性，使其在正或負(fù)的陽極電壓下皆可以實現(xiàn)器件的開關(guān)，是一種用途廣泛的開關(guān)器件，主要應(yīng)用于自動控制、家用電器等方面。目前，DIAC器件主要采用雙擴散的體加工工藝制作，典型產(chǎn)品有DB3。

傳統(tǒng)DIAC器件通常是分立器件，主要采用縱向五層結(jié)構(gòu)，如圖1所示；圖1為雙向觸發(fā)二極管的剖面圖，在該五層結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上將發(fā)射極短路(可采用金屬電極覆蓋P₂區(qū)和N₂區(qū)的方式)，可改善其溫度特性，DIAC器件結(jié)構(gòu)可以等效為兩個互補的三極管，如圖2所示，每個三極管的集電極都接到對方的基極，從電流角度來說，電流在集電極—基極—集電極—基極構(gòu)成放大循環(huán)，從而在DIAC器件內(nèi)部組成了強烈的正反饋，對電流進(jìn)行不斷放大，當(dāng)電流值放大到一定值時，在I-V特性曲線上出現(xiàn)轉(zhuǎn)折點，繼而表現(xiàn)為負(fù)阻性，器件由關(guān)斷狀態(tài)變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)。

但是傳統(tǒng)DIAC器件為分立器件，其無法直接集成到集成電路中，若按照集成電路制備方法將其集成到集成電路中，如圖3所示，則會造成其熱容量小，熱容量小勢必導(dǎo)致其散熱性能差，應(yīng)用中會導(dǎo)致集成電路易被燒壞。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決傳統(tǒng)DIAC器件作為分立器件無法集成到集成電路中去的問題，本發(fā)明提供了一種平面型雙向觸發(fā)二極管及其制備方法；

本發(fā)明的第一個目的在于提供一種平面型雙向觸發(fā)二極管，所述平面型雙向觸發(fā)二極管的結(jié)構(gòu)是自下而上包括：p型襯底和n型外延層；在n型外延層上摻雜兩個p阱，在兩個p阱上分別再摻雜一個n阱。

可選的，所述兩個p阱間距10-300μm，結(jié)深0.5-10μm，寬度10-200μm。

可選的，兩個n阱的結(jié)深0.1-5μm，寬度0.5-200μm。

可選的，所述p型襯底和/或p阱為p型雜質(zhì)，包括硼、鋁、鎵，其中p型襯底的濃度量級1e13cm^-3-1e15cm^-3，p阱的摻雜濃度為1e15cm^-3-1e18cm^-3；n型外延層和/或n阱為n型Si摻雜為氮、磷、砷中的任意一種，其中n型外延層的濃度量級為1e13cm^-3-1e15cm^-3，n阱的濃度量級為1e17cm^-3-1e20cm^-3。

本發(fā)明的第二個目的在于提供一種平面型雙向觸發(fā)二極管，所述平面型雙向觸發(fā)二極管的結(jié)構(gòu)是自下而上包括：n型襯底和p型外延層；在p型外延層上摻雜兩個n阱，在兩個n阱上再分別摻雜一個p阱。

可選的，所述兩個n阱間距10-300μm，結(jié)深0.5-10μm，寬度10-200μm；兩個p阱寬度0.5-200μm，p阱的結(jié)深不超過n阱的結(jié)深。