专利名称：新型结构的保护用二极管的制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体二极管，具体说是设计一种新型结构的保护用半导体二极管。
背景技术：
目前，常规设计的平面工艺制造的二极管为单一肖特基金属势垒二极管或单一扩散型PN结势垒二极管，两种不同势垒二极管其电性能各有优劣。肖特基金属势垒二极管正向电性优异，反向电性存在漏电大、反向高温特性差、抗静电能力弱的特点；扩散型PN结势垒二极管反向特性却正好弥补了肖特基金属势垒二极管的不足，但其正向特性又远不如肖特基金属势垒二极管的正向电压低、电流密度大。因此，在正反向特性都要求高的情况下 (例如太阳能板上使用的保护用半导体二极管)，原有单一势垒的二极管难以满足使用。
发明内容
针对现有产品设计中存在的局限性，本发明的目的在于提供一种新型结构的保护用半导体二极管，在现有平面生产工艺可实现的条件下，将肖特基金属势垒、扩散型PN结势垒的各自优点组合，而将其各自缺陷屏蔽，以满足正反向特性都高的使用要求，使其正向工作状态表现为肖特基金属势垒PN结特性，反向工作状态表现为扩散型PN结特性的一种新型结构的二极管。为达到以上目的，本发明采取的技术方案是设计种新型结构的保护用半导体二极管，利用PN结势垒在不同工作电压数值下其势垒扩展宽度不同的特点，其特征在于二极管的正向工作状态其特性表现为肖特基金属PN结势垒的性质，反向工作状态其特性表现为扩散型PN结势垒性质。本发明所设计的新型结构保护用半导体二极管，利用了肖特基金属势垒和扩散型 PN结势垒的优点，使其在工作时，正向状态表现出肖特基金属势垒的特性，反向状态表现出扩散型PN结势垒的特性，以使其整体的电参数综合性能大幅提高。特别针对目前太阳能板保护用接线盒产品。
本发明有如下附图图1新型保护用二极管结构剖面图，图2新型保护用半导体二极管的正向工作状态结构示意图，图3新型保护用半导体二极管的反向工作状态结构示意图。
具体实施例方式以下结合附图对本发明作进一步详细说明。本发明所设计的新型保护用半导体二极管，完全采用的是常规平面二极管制造技术。主要通过氧化、光刻、浅结扩散、势垒金属化工艺等来实现设计好的结构性能。其中通过氧化、光刻工艺实现P+、N区的分区，分区的原则是在反向工作电压下保证PN结夹断。 通过浅结扩散工艺实现结构中的P+区，与外延好的N区形成扩散型PN结势垒。通过势垒金属化工艺实现结构中的肖特基金属势垒区。这样在一个完全常规的平面工艺制造技术下， 即可实现我们所需的这种保护用二极管。下面结合图1 新型保护用二极管结构剖面图，说明本二极管制造的过程。本发明选用高浓度衬底的N型薄外延材料1。首先通过清洗、氧化在N型外延层边上制作结构中的Si02保护区U ；进行一次光刻形成P+区扩散区域丛；然后进行P+区浅结扩散，制作出结构中的P+区；再进行二次光刻形成金属势垒区丛，进行势垒金属淀积，做低温退火制作出结构中的金属势垒区再进行正面电极金属淀积，然后进行三次光刻形成正面金属电极Ii ；最后进行背面金属淀积制作出结构中的背面金属电极边。这样就制造出来这种新型结构的保护二极管。采用上述工艺制造的新型结构保护用半导体二极管，在其结构中，结合了肖特基金属PN结势垒和扩散型PN结势垒，二极管的正向特性表现为肖特基金属PN结势垒的性质，反向特性表现为扩散型PN结势垒性质。本发明的原理是利用PN结势垒在不同电压数值下其势垒扩展区域宽度不同的特点，使扩散型PN结势垒在反向工作电压下处于夹断状态，屏蔽住金属势垒；而在正向工作电压下势垒扩展区域最小，使电流流过金属势垒的面积最大。这样的结果是二极管正向工作电流通过肖特基金属PN结势垒，反向工作饱和电流通过扩散型PN结势垒，达到了两种不同势垒的优势在不同方向工作状态下能充分发挥的作用。图2为本发明设计的新型结构保护用半导体二极管正向工作状态结构示意图其中金属一般用银或铝做表面电极金属。当二极管加正向工作电压时，图中所示的扩散型PN结势垒，根据半导体PN结理论，其向N区扩展的势垒宽度近似为0，这样使得正向电流流经的肖特基金属势垒的面积最大。图3为本发明设计的新型结构保护用半导体二极管反向工作状态结构示意图当二极管加反向工作电压时，图中所示的扩散型PN结势垒，根据半导体PN结理论，其向N区扩展的势垒宽度最大，横向部分已完全被两个相邻的P+区的扩展势垒联通， 将肖特基金属势垒屏蔽。在这里要注意的是，不同电阻率的N型区，在不同电压下的势垒扩展宽度不同，所以，在设计时要找好电压、电阻率和势垒扩展宽度三者的关系。本发明的有益效果是器件在正向工作时表现出肖特基金属势垒的特性正向电压低、功耗小、电流密度大；反向工作时表现出扩散型PN结势垒的特性反向漏电小、高温特性好、抗静电能力强。使该产品完全可用在正反向要求都高的领域。特别针对太阳能板保护用接线盒产品。
权利要求
1. 一种新型结构的保护用半导体二极管，在其结构设计中，结合了肖特基金属PN结势垒和扩散型PN结两种势垒，其特征在于二极管的正向特性表现为肖特基金属PN结势垒的性质，反向特性表现为扩散型PN结势垒性质。
全文摘要
本发明涉及半导体二极管，具体说是设计一种新型结构的保护用半导体二极管。本发明所述设计的一种新型结构的保护用半导体二极管，利用了肖特基金属势垒和扩散型PN结势垒的优点，使其在工作时，正向状态表现出肖特基金属势垒的特性，反向状态表现出扩散型PN结势垒的特性，以使其整体的电参数综合性能大幅提高。特别针对目前太阳能板保护用接线盒产品。
文档编号H01L29/861GK102263138SQ20101018821
公开日2011年11月30日 申请日期2010年5月31日 优先权日2010年5月31日
发明者刘晓健 申请人:刘晓健