一种平面合金二极管结构及其制备方法与流程

本发明涉及一种平面合金二极管结构及其制备方法。

背景技术：

1、现有技术中的平面合金二极管边缘采用硼扩散方式形成扩散p型区，然后采用光刻方式形成金属接触窗口，然后芯片正面蒸发金属al，合金、腐蚀后形成p型合金结，然后进行正面金属化形成阳极，背面金属化形成二极管阴极。该器件是一种典型的合金二极管结构，有源区采用al合金方式得到，掺杂浓度比较高，衬底的浓度也非常高，高浓度的p区和n区刚好可以发生齐纳击穿，形成超低压器件，边缘p扩散结为结终端保护，防止边缘电场集中；此器件原则上可以形成低漏电的齐纳二极管，但是在进行al合金工艺时，由于al金属是整面覆盖，合金加热时al会进入到氧化层，导致氧化层质量变差，进而导致器件漏电流变大，并且al除了发生纵向扩散外还会发生横向扩散，al有可能扩散至p扩散结边缘，导致芯片边缘电场集中进而反向漏电变大。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供了一种平面合金二极管结构及其制备方法。

2、本发明通过以下技术方案得以实现。

3、本发明提供的一种平面合金二极管结构及其制备方法，包括n型衬底区；位于所述n型衬底区边缘周围的p型扩散结；位所述n型衬底区的有源区设有p型合金结；所述n型衬底区的表面边缘设有钝化层；所述p型合金结的表面设有阳极金属层；所述n型衬底层背面设有阴极金属层。

4、所述阳极金属层的边缘覆盖在钝化层的内端表面。

5、所述p型合金结的边缘与p型扩散结的有一定距离。

6、所述n型衬底区的电阻率为0.002-0.004ω•cm。

7、所述p型扩散结结深为3-4μm，表面方块电阻为15-20ω/□。

8、所述p合金结层厚为1-2um。

9、一种平面合金二极管的制备方法，包括以下步骤：

10、s1制作低阻n+衬底；

11、s2热氧化生长氧化层；

12、s3进行p扩散区氧化层光刻、刻蚀；

13、s4进行正面离子注入和硼主扩散；

14、s5进行有源区氧化层光刻、刻蚀；

15、s6进行p型合金金属蒸发；

16、s7进行p型合金区金属光刻、刻蚀；

17、s8进行退火形成p型合金结并腐蚀未反应的金属；

18、s9进行正面电极金属蒸发；

19、s10进行正面电极金属光刻、刻蚀；

20、s11进行背面减薄；

21、s12进行背面金属化。

22、所述步骤s1中n+衬底为<111>晶向n型材料，电阻率为0.002-0.004ω·cm，厚度为450±10μm。

23、所述步骤s2中氧化层的生长温度为1150℃，生长时间为100min，氧化层采用干氧+湿氧+干氧工艺。

24、所述步骤3中p离子的注入剂量为5e15 cm-2，能量为100kev。

25、本发明的有益效果在于：通过将齐纳二极管工作在反向偏置，p型合金区和n型衬底区掺杂浓度比较高，当器件反向偏压逐渐增大时，器件发生了隧道击穿效应，器件边缘的p型扩散区掺杂浓度比较低并且结深较深，可以降低器件边缘电场集中效应，器件击穿点一般位于p型合金结与n型衬底交界位置，可以有效降低器件反向漏电流。

技术特征：

1.一种平面合金二极管结构，其特征在于：包括n型衬底区(1)；位于所述n型衬底区(2)边缘周围的p型扩散结(2)；位所述n型衬底区(1)的有源区设有p型合金结(4)；所述n型衬底区(1)的表面边缘设有钝化层(3)；所述p型合金结(4)的表面设有阳极金属层(5)；所述n型衬底层(7)背面设有阴极金属层(6)。

2.如权利要求1所述的平面合金二极管结构，其特征在于：所述阳极金属层(5)的边缘覆盖在钝化层(3)的内端表面。

3.如权利要求1所述的平面合金二极管结构，其特征在于：所述p型合金结(4)的边缘与p型扩散结(2)的有一定距离。

4.如权利要求1所述的平面合金二极管结构，其特征在于：所述n型衬底区(1)的电阻率为0.002-0.004ω·cm。

5.如权利要求1所述的平面合金二极管结构，其特征在于：所述p型扩散结(2)结深为3-4μm，表面方块电阻为15-20ω/□。

6.如权利要求1所述的平面合金二极管结构，其特征在于：所述p合金结层厚为1-2um。

7.一种平面合金二极管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.如权利要求7所述的平面合金二极管结构及其制备方法，其特征在于：所述步骤s1中n+衬底为<111>晶向n型材料，电阻率为0.002-0.004ω·cm，厚度为450±10μm。

9.如权利要求7所述的平面合金二极管结构及其制备方法，其特征在于：所述步骤s2中氧化层的生长温度为1150℃，生长时间为100min，氧化层采用干氧+湿氧+干氧工艺。

10.如权利要求7所述的平面合金二极管结构及其制备方法，其特征在于：所述步骤3中p离子的注入剂量为5e15 cm-2，能量为100kev。

技术总结
本发明提供的一种平面合金二极管结构及其制备方法，包括N型衬底区；位于所述N型衬底区边缘周围的P型扩散结；位所述N型衬底区的有源区设有P型合金结；所述N型衬底区的表面边缘设有钝化层；所述P型合金结的表面设有阳极金属层；所述N型衬底层背面设有阴极金属层。过将齐纳二极管工作在反向偏置，P型合金区和N型衬底区掺杂浓度比较高，当器件反向偏压逐渐增大时，器件发生了隧道击穿效应，器件边缘的P型扩散区掺杂浓度比较低并且结深较深，可以降低器件边缘电场集中效应，器件击穿点一般位于P型合金结与N型衬底交界位置，可以有效降低器件反向漏电流。

技术研发人员：贺晓金,袁强,姚秋原,王智,张浩宇,王海锐,江加丽,何静
受保护的技术使用者：中国振华集团永光电子有限公司（国营第八七三厂）
技术研发日：
技术公布日：2024/2/29