专利名称：二极管的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于功率开关三极管BE极之间反向并接的二极管。
背景技术：
如图1所示，在电子镇流器、电子变压器及开关电源等开关电路中广泛采用功率 开关三极管基极与发射极间反向并接二极管的结构，该二极管通常被称为BE 二极管。BE 二 极管是开关电源直流变换为高频交流的重要器件，其对提高线路工作的稳定性有很重要的 作用，在某些电子线路中，没有BE 二极管线路就不能工作。目前，用于功率开关三极管的BE 二极管通常采用1N4007整流二极管。但1N4007 整流二极管成本较高，其主要应用在高压整流领域，参数特点是高耐压，对动态参数(如反 向恢复时间)没有要求，芯片采用台面工艺制作，而且市场上出售的1N4007整流二极管也 没有经过动态参数测试。因此，1N4007整流二极管参数与功率开关三极管BE极间的BE 二 极管实际所需要的参数并不匹配，使用成本高，效果较差。综上可知，现有BE 二极管在实际使用上显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。
实用新型内容针对上述的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种二极管，其改善了二极管的动 态参数(如反向恢复时间)，更加适用于开关电路中功率开关三极管基极与发射极间反向 并接二极管的结构，其能提高开关电路工作的稳定性和可靠性。为了实现上述目的，本实用新型提供一种二极管，其包括P/N型衬底以及形成于 所述P/N型衬底顶表面中心区域的N+/P+层，所述二极管还包括形成于所述P/N型衬底的 顶表面以及所述N+/P+层顶表面部分区域的第一 P+/N+层，所述第一 P+/N+层与所述P/N 型衬底和所述N+/P+层分别邻接；形成于所述第一 P+/N+层以及所述N+/P+层顶表面的氧 化物掩膜；以及形成于所述氧化物掩膜上的引线孔，所述引线孔与所述N+/P+层相对应。根据本实用新型的二极管，所述P/N型衬底包括与所述N+/P+层连接的P-/N-层 以及位于所述P-N-层底表面的第二 P+/N+层；且所述P/N型衬底通过单晶片衬底扩散、单 晶片扩散或外延片方式形成。根据本实用新型的二极管，所述二极管还包括形成于所述引线孔以及所述氧化 物掩膜顶表面的正面金属电极以及形成于所述P/N型衬底底表面的背面金属电极。根据本实用新型的二极管，所述N+/P+层通过掺杂以及推结形成于所述P/N型衬 底顶表面中心区域，且所述P/N型衬底呈顶表面中心区域向下延伸的凹槽状。根据本实用新型的二极管，所述二极管为用于功率开关三极管BE结间的BE 二极 管。本实用新型一种二极管包括P/N型衬底，所述P/N型衬底顶表面中心区域形成N+/ P+层，所述P/N型衬底的顶表面以及N+/P+层顶表面部分区域形成第一 P+/N+层，且所述第一 P+/N+层与所述P/N型衬底和所述N+/P+层分别邻接，所述第一 P+/N+层以及N+/P+层 顶表面形成氧化物掩膜；所述氧化物掩膜上形成引线孔，所述引线孔与所述N+/P+层对应 设置。本实用新型通过在P/N型衬底的顶表面以及N+/P+层顶表面部分区域形成第一 P+/ N+层，比普通二极管多扩散一层P+/N+层，且与P/N型衬底和N+/P+层分别邻接，形成(P+， P-, N+) 二极管与(P+, P-, P+, N+) 二极管并联的结构或者(P+, N-, N+) 二极管与(P+, N+, N-,N+) 二极管并联的结构，增大了二极管pn结的面积，改善了二极管的动态参数(如反向 恢复时间)，更加适用于开关电路中功率开关三极管基极与发射极间反向并接二极管的结 构，其能提高开关电路工作的稳定性和可靠性。
图1是功率开关三极管基极与发射极间反向并接二极管的结构；图2是现有二极管的剖面示意图；图3是本实用新型一种实施例的剖面示意图；图4是P型衬底二极管的剖面示意图；图5是P型衬底二极管的等效结构图；图6是N型衬底二极管的剖面示意图；图7是N型衬底二极管的等效结构图；图8A是本实用新型一种实施例的P/N型衬底的俯视图；图8B是本实用新型一种实施例的N+/P+层的版图结构的俯视图；图8C是本实用新型一种实施例的第一 P+/N+层的版图结构的俯视图；图8D是本实用新型一种实施例的引线孔的版图结构的俯视图；图8E是本实用新型一种实施例的正面金属电极的版图结构的俯视图；图9是典型电子镇流器电路图；图IOA是本实用新型所提供的二极管作为BE 二极管时，功率开关三极管的IC及 VCE波形图；图IOB是普通结构二极管作为BE 二极管时，功率开关三极管的IC及VCE波形图；图IOC是反向恢复时间较长的1N4007整流二极管(trr 1700ns)作为BE 二极 管时，功率开关三极管的IC及VCE波形图；图IOD是反向恢复时间较短的1N4007整流二极管(trr ^ 1000ns)作为BE 二极 管时，功率开关三极管的IC及VCE波形图；图11是本实用新型的二极管制造流程图；图12是本实用新型形成N+/P+层的流程图；图13A 图131示意出了本实用新型处于各个制造阶段中的实施例。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，
以下结合附图及实施 例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释 本实用新型，并不用于限定本实用新型。如图3所示，本实用新型一种二极管100，用于开关电路中功率开关三极管基极与发射极间的BE 二极管。其包括P/N型衬底10 (即P型衬底或N型衬底)、N+/P+层20 (即 N+层或P+层)、第一 P+/N+层30 (即第一 P+层或第一 N+层)、氧化物掩膜40、正面金属电 极50以及背面金属电极60，正面金属电极50以及背面金属电极60分别与引线连接。P/N 型衬底10可以通过单晶片衬底扩散、单晶片扩散或外延片方式形成。N+/P+层20通过掺杂以及推结形成于P/N型衬底10顶表面中心区域，且P/N型衬 底10呈顶表面中心区域向下延伸的凹槽状。第一 P+/N+层30形成于P/N型衬底10的顶表面以及N+/P+层20顶表面部分区 域，第一 P+/N+层30与P/N型衬底10和N+/P+层20分别邻接。第一 P+/N+层30以及N+/P+层20顶表面形成氧化物掩膜40。优选的是，氧化物 掩膜40为Si02。引线孔形成于氧化物掩膜40上，引线孔与N+/P+层20相对应。正面金属电极50形成于引线孔以及氧化物掩膜40顶表面，正面金属电极50通过 在氧化物掩膜40及引线孔上进行金属化以及金属化光刻而形成，与N+/P+层20连接；背面 金属电极60形成于P/N型衬底10的底表面。P/N型衬底10包括与N+/P+层20连接的P-/N-层11以及位于P_N_层11底表面 的第二 P+/N+层12 ；且P/N型衬底10可以通过单晶片衬底扩散、单晶片扩散或外延片方式 形成。第二 P+/N+层12是为与背面金属电极60形成良好欧姆接触而形成的高掺杂区。本实用新型所提供的二极管100可以采用P型衬底或者N型衬底，为使二极管100 能够更加详细清楚，图4和图6示意出了两种不同衬底的二极管100的剖面图。在如图4所示的实施例中，二极管100的衬底为P型半导体，则P型衬底10包括 P-层11以及位于P-层11底表面的第二 P+层12 ；在P型衬底10顶表面中心区域形成N+ 层20 ；在P型衬底10的顶表面以及N+层20顶表面部分区域形成第一 P+层30，第一 P+层 30与P型衬底10和N+层20分别邻接。如图5所示，二极管100的等效结构为(P+，P-, N+) 二极管与(P+，P-，P+，N+) 二极管并联。此时，正面金属电极50的极性为负；背面金属 电极60的极性为正。在如图6所示的实施例中，二极管100的衬底为N型半导体，则N型衬底10包括 N-层11以及位于N-层11底表面的第二 N+层12 ；在N型衬底10顶表面中心区域形成P+ 层20 ；在N型衬底10的顶表面以及P+层20顶表面部分区域形成第一 N+层30，第一 N+层 30与N型衬底10和P+层20分别邻接。如图7所示，则二极管100的等效结构为(P+，N_， N+) 二极管与(P+，N+，N-，N+) 二极管并联。此时，正面金属电极50的极性为正；背面金属 电极60的极性为负。本实用新型所提供的二极管100的主要特点是比普通二极管增加一次P+/N+层掺 杂扩散，并且通过特殊的版图设计，使得第一 P+/N+层30与P/N型衬底10连接在一起，其 剖面示意图如图3所示，其典型的版图设计如图8A 图8E所示。图8A是本实用新型一种 实施例的P/N型衬底的俯视图，背面金属电极60的俯视图与P/N型衬底10相同；图8B是 本实用新型一种实施例的N+/P+层的版图结构的俯视图，且图8B中的阴影部分为N+/P+层 20 ；图8C是本实用新型一种实施例的第一 P+/N+层的版图结构的俯视图，且图8C中阴影部 分为第一 P+/N+层30 ；图8D是本实用新型一种实施例的引线孔的版图结构的俯视图，且图 8D中阴影部分为引线孔；图8E是本实用新型一种实施例的正面金属电极的版图结构的俯
5视图，且图8E中空白部分为正面金属电极区域。显而易见，本实用新型的版图结构并不仅 仅限于图8A 图8E所示的结构，也可以是其他能使得第一 P+/N+层30与P/N型衬底10 以及N+/P+层20分别连接在一起的变形或设计。本实用新型所提供的二极管100比普通二极管增加一次P+/N+层掺杂扩散，增大 了二极管pn结的面积，从而改善了二极管的动态参数，例如二极管反向恢复时间。采用本 实用新型提供二极管100与普通结构二极管以及1N4007整流二极管反向恢复时间对比如 表1所示。表 权利要求一种二极管，其包括P/N型衬底以及形成于所述P/N型衬底顶表面中心区域的N+/P+层，其特征在于，所述二极管还包括形成于所述P/N型衬底的顶表面以及所述N+/P+层顶表面部分区域的第一P+/N+层，所述第一P+/N+层与所述P/N型衬底和所述N+/P+层分别邻接；形成于所述第一P+/N+层以及所述N+/P+层顶表面的氧化物掩膜；以及形成于所述氧化物掩膜上的引线孔，所述引线孔与所述N+/P+层相对应。
2.根据权利要求1所述的二极管，其特征在于，所述P/N型衬底包括与所述N+/P+层连 接的P-/N-层以及位于所述P-N-层底表面的第二 P+/N+层；且所述P/N型衬底通过单晶片 衬底扩散、单晶片扩散或外延片方式形成。
3.根据权利要求1所述的二极管，其特征在于，所述二极管还包括形成于所述引线孔 以及所述氧化物掩膜顶表面的正面金属电极以及形成于所述P/N型衬底底表面的背面金 属电极。
4.根据权利要求1所述的二极管，其特征在于，所述N+/P+层通过掺杂以及推结形成于 所述P/N型衬底顶表面中心区域，且所述P/N型衬底呈顶表面中心区域向下延伸的凹槽状。
5.根据权利要求1所述的二极管，其特征在于，所述二极管为用于功率开关三极管BE 结间的BE 二极管。
专利摘要本实用新型公开了一种二极管，其包括P/N型衬底；形成于P/N型衬底顶表面中心区域的N+/P+层；形成于P/N型衬底的顶表面以及N+/P+层顶表面部分区域的第一P+/N+层，第一P+/N+层与P/N型衬底和N+/P+层分别邻接；形成于第一P+/N+层以及N+/P+层顶表面的氧化物掩膜；形成于氧化物掩膜上的引线孔；形成于引线孔以及氧化物掩膜顶表面的正面金属电极以及形成于所述P/N型衬底底表面的背面金属电极。借此，本实用新型改善了二极管的动态参数(如反向恢复时间)，更加适用于开关电路中功率开关三极管BE极之间反向并接二极管的结构，其能提高开关电路工作的稳定性和可靠性。
文档编号H01L29/78GK201749853SQ201020236519
公开日2011年2月16日 申请日期2010年6月24日 优先权日2010年6月24日
发明者李建球, 杨晓智, 邵士成, 陈永晚 申请人:深圳市鹏微科技有限公司