专利名称：一种集成齐纳管和整流管的双二极管及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种集成齐纳管和整流管的双二极管及其制备方法。
背景技术：
半导体技术的快速发展，集成电路板的规格越来越精，这就要求电路板上的 元器件越来越精细化，集成化。而且，节约资源已成为各行业的经营之本，本发明的实施可 以减少二极管金属引线用量以及版图空间。这种集成齐纳管和整流管的双二极管主要用于保护具有功率电感的集成电 路。例如反激转换器中变压器的电感在电压转换过程中会产生瞬态峰值电压，为了保护整 个电路，需要对这个电压进行钳位限制。传统电路中常采用RC阻尼回路和RCD阻尼回路 来进行钳位限制，设计者也会采用稳压二极管来保护电路。RC阻尼回路和RCD阻尼回路性 能比较稳定，通过电容和电阻的阻尼回路来消除电感产生的电势震荡，通过二极管来吸收 电感的自感电动势。但是通常要用到一个电阻、一个电容和一个二级管，这样为实现一种功 能，印刷电路板上需要放置多个元器件。稳压二极管的使用可以减少分立器件的个数，但仍 然需要一个整流二极管反向串联来抑制电路的正向电压。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种集成齐纳管和整流管的双 二极管及其制备方法。集成齐纳管和整流管的双二极管是在单芯片上集成齐纳二极管和整流二极管的 硅双二极管，它的器件纵向结构为P+N+N-P+，其中，P+N+为齐纳二极管，P+N-为整流二极管。集成齐纳管和整流管的双二极管的制备方法的步骤如下
1)在N+型半导体重掺杂硅单晶抛光衬底片上生长N-型硅外延层，得到N+N-硅外 延片，N+型半导体重掺杂硅单晶抛光衬底片的电阻率为0. 05 1. 0 Ω . cm,厚度为250 350u. N-型硅外延层电阻率为45 70 Ω . cm,厚度为100 1 IOum ；
2)用电子化学清洗1#液清洗N+N-硅外延片，经过纯水冲洗；再用电子化学清洗2#液 清洗硅片，清洗温度为80 85°C，清洗时间为10 15分钟，将硅片甩干，纯水出水电阻率 10 12 Ω · cm，电子化学清洗1#液的体积比为=NH4OH:H2O2:H2O=I 2 5，电子化学清洗2#液 的体积比为HCL: H2O2IH2O =1:2:8。3)在清洗后的N+N-硅外延片上进行P+型半导体杂质硼的预扩散，预扩散温度 1100 1200°C，预扩散时间1 2小时，得到P+N+N-P+双二极管预扩散片；
4)P+N+N-P+双二极管预扩散片在1200 1300°C温度下，进行5 10小时的P+杂质 推结扩散，得到P+N+N-P+双二极管扩散片；
5)P+N+N-P+双二极管扩散片双表面喷砂打毛，双表面镀上镍层，锯切成双二极管芯
片；6)通过隧道炉将双二极管芯片与封装底座焊接，得到双二极管毛坯；
7)用混合酸液对双二极管毛坯上的芯片外露部分进行化学腐蚀清洗、上保护胶、压模 成型封装，制成齐纳管和整流管的双二极管；混合酸液的体积比为HF =HNO3 =H2SO4 =CH3COOH =9 9 4 :12ο本发明将齐纳二极管和整流二极管集成到同一个芯片，减少二极管金属引脚， 减少电路板的占用空间；利用开放结工艺制备，具有工艺简单，成本低的特点。
图1为集成齐纳管和整流管的双二极管的结构示意图； 图2为集成齐纳管和整流管的双二极管的制备方法流程；
图3为集成齐纳管和整流管的双二极管的杂质分布仿真图； 图4为集成齐纳管和整流管的双二极管的整流管反向击穿电性仿真图； 图5为集成齐纳管和整流管的双二极管的齐纳管反向击穿电性仿真图。
具体实施方式
。集成齐纳管和整流管的双二极管是在单芯片上集成齐纳二极管和整流二极管的 硅双二极管，它的器件纵向结构为Ρ+Ν+Ν-Ρ+，其中，Ρ+Ν+为齐纳二极管，Ρ+Ν-为整流二极管。集成齐纳管和整流管的双二极管的制备方法的步骤如下
1)在N+型半导体重掺杂硅单晶抛光衬底片上生长N-型硅外延层，得到Ν+Ν-硅外 延片，N+型半导体重掺杂硅单晶抛光衬底片的电阻率为0. 05 1. O Ω . cm,厚度为250 350u. N-型硅外延层电阻率为45 70 Ω . cm,厚度为100 1 IOum ；
2)用电子化学清洗1#液清洗N+N-硅外延片，经过纯水冲洗；再用电子化学清洗2#液 清洗硅片，清洗温度为80 85°C，清洗时间为10 15分钟，将硅片甩干，纯水出水电阻率 10 12 Ω · cm，电子化学清洗1#液的体积比为=NH4OH:H2O2:H2O=I 2 5，电子化学清洗2#液 的体积比为HCL: H2O2IH2O =1:2:8。3)在清洗后的N+N-硅外延片上进行P+型半导体杂质硼的预扩散，预扩散温度 1100 1200°C，预扩散时间1 2小时，得到P+N+N-P+双二极管预扩散片；
4)P+N+N-P+双二极管预扩散片在1200 1300°C温度下，进行5 10小时的P+杂质 推结扩散，得到P+N+N-P+双二极管扩散片；
5)P+N+N-P+双二极管扩散片双表面喷砂打毛，双表面镀上镍层，锯切成双二极管芯
片；
6)通过隧道炉将双二极管芯片与封装底座焊接，得到双二极管毛坯；
7)用混合酸液对双二极管毛坯上的芯片外露部分进行化学腐蚀清洗、上保护胶、压模 成型封装，制成齐纳管和整流管的双二极管；混合酸液的体积比为HF =HNO3 =H2SO4 =CH3COOH =9 9 4 :12ο实施例1
1)在N+型半导体重掺杂硅单晶抛光衬底片上生长N-型硅外延层，得到Ν+Ν-硅外延 片，N+型半导体重掺杂硅单晶抛光衬底片的电阻率为0.05 Ω. cm，厚度为250u. N-型硅外 延层电阻率为70 Ω. cm，厚度为IlOum;2)用电子化学清洗1#液清洗N+N-硅外延片，经过纯水冲洗；再用电子化学清洗2#液 清洗硅片，清洗温度为80 85°C，清洗时间为10 15分钟，将硅片甩干，纯水出水电阻率 10 12 Ω · cm，电子化学清洗1#液的体积比为=NH4OH:H2O2:H2O=I 2 5，电子化学清洗2#液 的体积比为HCL: H2O2IH2O =1:2:8。3)在清洗后的N+N-硅外延片上进行P+型半导体杂质硼的预扩散，预扩散温度 1100°C，预扩散时间2小时，得到P+N+N-P+双二极管预扩散片；
4)P+N+N-P+双二极管预扩散片在1200°C温度下，进行10小时的P+杂质推结扩散，得 到P+N+N-P+双二极管扩散片；
5)P+N+N-P+双二极管扩散片双表面喷砂打毛，双表面镀上镍层，锯切成双二极管芯
片；
6)通过隧道炉将双二极管芯片与封装底座焊接，得到双二极管毛坯；
7)用混合酸液对双二极管毛坯上的芯片外露部分进行化学腐蚀清洗、上保护胶、压模 成型封装，制成齐纳管和整流管的双二极管；混合酸液的体积比为HF =HNO3 =H2SO4 =CH3COOH =9 9 4 :12ο实施例2
1)在N+型半导体重掺杂硅单晶抛光衬底片上生长N-型硅外延层，得到Ν+Ν-硅外延 片，N+型半导体重掺杂硅单晶抛光衬底片的电阻率为0. 07 Ω. cm，厚度为300u. N-型硅外 延层电阻率为60 Ω . cm,厚度为105um ；
2)用电子化学清洗1#液清洗N+N-硅外延片，经过纯水冲洗；再用电子化学清洗2#液 清洗硅片，清洗温度为80 85°C，清洗时间为10 15分钟，将硅片甩干，纯水出水电阻率 10 12 Ω · cm，电子化学清洗1#液的体积比为=NH4OH:H2O2:H2O=I 2 5，电子化学清洗2#液 的体积比为HCL: H2O2IH2O =1:2:8。3)在清洗后的N+N-硅外延片上进行P+型半导体杂质硼的预扩散，预扩散温度 1200°C，预扩散时间1小时，得到P+N+N-P+双二极管预扩散片；
4)P+N+N-P+双二极管预扩散片在130(TC温度下，进行5小时的P+杂质推结扩散，得到 P+N+N-P+双二极管扩散片；
5)P+N+N-P+双二极管扩散片双表面喷砂打毛，双表面镀上镍层，锯切成双二极管芯
片；
6)通过隧道炉将双二极管芯片与封装底座焊接，得到双二极管毛坯；
7)用混合酸液对双二极管毛坯上的芯片外露部分进行化学腐蚀清洗、上保护胶、压模 成型封装，制成齐纳管和整流管的双二极管；混合酸液的体积比为HF =HNO3 =H2SO4 =CH3COOH =9 9 4 :12ο实施例3
1)在N+型半导体重掺杂硅单晶抛光衬底片上生长N-型硅外延层，得到Ν+Ν-硅外延 片，N+型半导体重掺杂硅单晶抛光衬底片的电阻率为1. 0 Ω . cm,厚度为350u. N-型硅外延 层电阻率为45 Ω . cm,厚度为IOOum ；
2)用电子化学清洗1#液清洗N+N-硅外延片，经过纯水冲洗；再用电子化学清洗2#液 清洗硅片，清洗温度为80 85°C，清洗时间为10 15分钟，将硅片甩干，纯水出水电阻率 10 12 Ω · cm，电子化学清洗1#液的体积比为=NH4OH:H2O2:H2O=I 2 5，电子化学清洗2#液
5的体积比为HCL: H2O2IH2O =1:2:8。 3)在清洗后的N+N-硅外延片上进行P+型半导体杂质硼的预扩散，预扩散温度 1150°C，预扩散时间2小时，得到P+N+N-P+双二极管预扩散片；
4)P+N+N-P+双二极管预扩散片在1250°C温度下，进行8小时的P+杂质推结扩散，得到 P+N+N-P+双二极管扩散片；
5)P+N+N-P+双二极管扩散片双表面喷砂打毛，双表面镀上镍层，锯切成双二极管芯
片；
6)通过隧道炉将双二极管芯片与封装底座焊接，得到双二极管毛坯；
7)用混合酸液对双二极管毛坯上的芯片外露部分进行化学腐蚀清洗、上保护胶、压模 成型封装，制成齐纳管和整流管的双二极管；混合酸液的体积比为HF =HNO3 =H2SO4 =CH3COOH =9 9 4 :12ο
权利要求
1.一种集成齐纳管和整流管的双二极管，其特征在于在单芯片上集成齐纳二极管 和整流二极管的硅双二极管，它的器件纵向结构为P+N+N-P+，其中，P+N+为齐纳二极管， P+N-为整流二极管。
2.一种如权利要求1所述集成齐纳管和整流管的双二极管的制备方法，其特征在于它 的步骤如下1)在N+型半导体重掺杂硅单晶抛光衬底片上生长N-型硅外延层，得到N+N-硅外 延片，N+型半导体重掺杂硅单晶抛光衬底片的电阻率为0. 05 1. 0 Ω . cm,厚度为250 350u. N-型硅外延层电阻率为45 70 Ω . cm,厚度为100 1 IOum ；2)用电子化学清洗1#液清洗N+N-硅外延片，经过纯水冲洗；再用电子化学清洗2#液 清洗硅片，清洗温度为80 85°C，清洗时间为10 15分钟，将硅片甩干，纯水出水电阻率 10 12Ω. cm，电子化学清洗1#液的体积比为=NH4OH: H2O2: H2O=I 2 5，电子化学清洗2#液 的体积比为HCL: H2O2IH2O =1:2:8 ；3)在清洗后的N+N-硅外延片上进行P+型半导体杂质硼的预扩散，预扩散温度1100 1200°C，预扩散时间1 2小时，得到P+N+N-P+双二极管预扩散片；4)P+N+N-P+双二极管预扩散片在1200 1300°C温度下，进行5 10小时的P+杂质 推结扩散，得到P+N+N-P+双二极管扩散片；5)P+N+N-P+双二极管扩散片双表面喷砂打毛，双表面镀上镍层，锯切成双二极管芯片；6)通过隧道炉将双二极管芯片与封装底座焊接，得到双二极管毛坯；7)用混合酸液对双二极管毛坯上的芯片外露部分进行化学腐蚀清洗、上保护胶、压 模成型封装，制成齐纳管和整流管的双二极管；混合酸液的体积比为HF =HNO3 =H2SO4 CH3C00H=9 9 4 :12ο
全文摘要
本发明公开了一种集成齐纳管和整流管的双二极管及其制备方法。它包括如下步骤1)在N+型半导体重掺杂硅单晶抛光衬底片上生长N-型硅外延层；2)用电子化学清洗1#液清洗N+N-硅外延片，经过纯水冲洗；再用电子化学清洗2#液清洗硅片，将硅片甩干；3)在清洗后的N+N-硅外延片上进行P+型半导体杂质硼的预扩散；4)P+N+N-P+双二极管预扩散片进行P+杂质推结扩散；5)P+N+N-P+双二极管扩散片双表面喷砂打毛，双表面镀上镍层，锯切成双二极管芯片；6)通过隧道炉将双二极管芯片与封装底座焊接；7)用混合酸液对双二极管毛坯上的芯片外露部分进行化学腐蚀清洗、上保护胶、压模成型封装。本发明简化硅二极管的制造工艺流程，降低成本，提高产品性价比。
文档编号H01L27/082GK102117806SQ20101058939
公开日2011年7月6日 申请日期2010年12月15日 优先权日2010年12月15日
发明者任亮, 冷思明, 朱志远, 毛建军, 胡煜涛, 陈福元 申请人:杭州杭鑫电子工业有限公司