专利名称：低压齐纳二极管的制作方法
技术领域：
本发明涉及二极管的制作方法，尤其是一种低压齐纳二极管的制作方法。
背景技术：
在半导体技术中，PN结的特性是一个重要的概念，其正向导通和反向击穿特性被广泛地应用在各种半导体器件中，尤其是其反向击穿后电流迅速上升而电压几乎不变的特性，在各种稳压器件中更是得到了广泛的应用，可制作出不同击穿电压的稳压二极管。
但是，一般PN结的反向击穿电压都大于7伏，要制作击穿低于7伏的PN结二极管，通常都是增加PN结两端的杂质浓度，形成P+N+突变结来降低击穿电压。但在常规的掺杂源和掺杂方法下，P+和N+的浓度受到衬底中掺杂源的固溶度的限制不可能无限度的增加，这就导致此方法在制作低压二极管时受到了限制。
为了制作出低于7伏的稳压齐纳二极管，目前常用的大剂量注入，高浓度衬底，外延对接等方法都遇到了工艺难于控制，反向漏电，导通电阻高和成本高昂等各种各样的问题。
发明内容
本发明的目的是克服以上提到的困难，采用一种新的掺杂方式和掺杂源，在制作工艺简单可控的基础上，制作出低压齐纳二极管。所述低压是指低的反向击穿电压，一般低于7V。
本发明的低压齐纳二极管的制作方法中，是在N+高浓度衬底上，采用先P+扩散形成PN结，再在P+上蒸发铝金属，经过高温合金后形成器件。本发明的重点是在铝与P+之间有一层二氧化硅，这是关键所在，调整二氧化硅的厚度，采用不同的合金条件，就可制作出不同电压的低压齐纳二极管。
目前我公司已成功制作出电流49毫安下反向击穿达5.1伏的齐纳二极管，并已经通过一系列的可靠性测试，并成功地应用于大规模生产中。
本发明的方法，与目前常规的制作方法不同，具有工艺简单，成本较低，重复性好等特点。
图1是衬底采用高浓度的N+衬底片，电阻率在0.005-0.02欧姆厘米。
图2是氧化在衬底上生长约16000埃厚度的二氧化硅。
图3是刻蚀采用湿法腐蚀出P+扩散的窗口。
图4是扩散采用硼源片经高温扩散，在衬底中形成P区域。
图5是再扩先生长二氧化硅层，再高温推进，将P+区域在衬底中再推深。
图6是蒸铝采用蒸发的方法，在硅片表面蒸发上一层厚度为1μm的铝。
图7是刻铝采用湿法腐蚀将铝腐蚀出来，只在P+区域上留下铝。
图8是合金将硅片在氮气和氢气气氛中，高温下退火一定的时间。
图9是蒸银在硅片表面蒸发一层钛银。
图10是刻银采用湿法腐蚀出铝上的钛银区域作为上电极。
图11是背面金属化在背面蒸发上一层镍银作为下电极。
具体实施例方式
本发明的制作方法，关键在以下几个方面1)P+预扩散后，并不漂掉表面的硼硅玻璃，而是直接做再扩。
2)再扩散时，必须先通氧气在P+表面生长一层二氧化硅，这是很重要的。二氧化硅的厚度控制是制作不同击穿电压的关键。
3)表面蒸发铝并形成电极后，必须经过一个高温合金的过程，这个温度必须高于铝硅共熔点摄氏577度。
以上这三个方面是本发明的新颖之处，也是与一般常规的制作方法最大不同的地方。
本发明的低压齐纳二极管的制作方法中，也是在N+高浓度衬底上，采用先P+扩散形成PN结，再在P+上蒸发铝金属，经过高温合金后形成器件。本发明的重点是在铝与P+之间有一层二氧化硅，这是关键所在，调整二氧化硅的厚度，采用不同的合金条件，就可制作出不同电压的低压齐纳二极管。
下面结合制作流程图详细描述本发明的制作方法。
衬底片是高浓度的N+片，电阻率在0.005-0.02欧姆厘米，晶向是(100)方向，厚度525微米。
1.首先初氧，工艺条件如下
2.P+光刻用负性光刻胶在衬底上涂1.4μm厚度，曝光后显影生成图形。
3.P+腐蚀先在烘箱中用150度，坚膜(固化)45分，然后用二氧化硅腐蚀液(HF+H2O2)将没有胶的区域的二氧化硅腐蚀干净到硅表面，露出将要进行P+扩散的窗口。
4.P+预扩将腐蚀好的片，放在半导体工业中用于P+掺杂的硼源片之间，进行高温扩散，使衬底中的P+浓度在5×1017-1×1020cm-3之间，具体工艺如下
5.P+再扩将进行了预扩的片，再在没有硼源片的高温炉管中进行再扩散。将预扩的杂质再向衬底中进行推进，工艺条件如下
6.蒸铝将扩散好的硅片，用半导体工业中的蒸发设备进行硅表面的蒸发铝膜，硅片温度100度，控制好时间，蒸发出厚度2μm的铝膜。
7.铝光刻用负性光刻胶涂覆1.4μm厚度，曝光后显影生成图形。在前面的P+扩散区上通过光刻保留铝，其他区域露出。
8.Al腐蚀用硫酸腐蚀，将不需要区域的铝腐蚀干净。
9.合金用620度，炉管通氮气和氢气情况下，合金30分钟。
10.钛银蒸发同样用蒸发设备在片表面先蒸发3000埃的钛，再蒸发5000埃的银。
11.钛银光刻用正性光刻胶1.3μm厚度，曝光后显影生成图形。在前面刻出的铝区域上通过光刻保留钛银，其他区域露出。
12.钛银腐蚀用硝酸和磷酸1∶1腐蚀钛，用100∶1的氢氟酸腐蚀银，将不需要区域的钛银腐蚀干净。
13.背面磨片用半导体工业中的磨片机将硅片背面磨片减薄到175微米。
14.背面蒸发镍银同样用蒸发设备在片表面先蒸发5000埃的镍，再蒸发10000埃的银。
按照上述方法，申请人已成功制作出电流49毫安下反向击穿达5.1伏的齐纳二极管，并已经通过一系列的可靠性测试，并成功地应用于大规模生产中。
权利要求
1.一种低压齐纳二极管的制作方法，包括在N+高浓度衬底上采用P+扩散形成PN结，在P+层上蒸发铝金属，经过高温合金后形成器件；其特征在于在铝与P+层之间有一层二氧化硅。
2.根据权利要求1的制作方法，特征在于还包括调整二氧化硅的厚度的步骤，其中采用不同的合金条件以形成不同电压的低压齐纳二极管。
3.根据权利要求1的制作方法，特征在于在所述P+扩散后，不去除表面的硼硅玻璃，直接做再扩。
4.根据权利要求3的制作方法，特征在于在所述再扩散的步骤中，先通氧气在P+表面生长一层二氧化硅，二氧化硅的厚度用于形成不同击穿电压。
5.根据权利要求1的制作方法，特征在于在表面蒸发铝的步骤中，所述铝还形成电极，然后所述二极管经过一个高温合金的过程，所述高温合金的过程的温度高于作为铝硅共熔点的摄氏577度。
6.根据权利要求1的制作方法，特征在于所述N+高浓度衬底的电阻率在0.005-0.02欧姆厘米。
7.根据权利要求1的制作方法，特征在于在硅片表面蒸发的铝的厚度为1-2μm。
8.根据权利要求1的制作方法，特征在于所述低压二极管的反向击穿电压低达5.1V。
9.根据权利要求1的制作方法，特征在于所述P+扩散后，衬底中P+浓度在5×1017-1×1020cm-3之间。
全文摘要
本发明提供了一种低压齐纳二极管的制作方法，包括在N
文档编号H01L29/866GK1728348SQ20041005569
公开日2006年2月1日 申请日期2004年7月26日 优先权日2004年7月26日
发明者侯宇 申请人:华润半导体有限公司