一种二极管的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于一种电子元器件，具体的是一种二极管。
[0002]
【背景技术】
[0003]齐纳二极管又称稳压二极管，是一种特殊的面接触型硅晶体二极管。由于它有稳定电压的作用，经常应用在稳压设备和一些电子线路中。
[0004]普通PN结二极管在外加反向电压足够大时会被击穿，并产生很大的反向电流，最终使器件失效。而齐纳二极管则是利用PN结的反向击穿，提供一个稳定电压V z。制作低压齐纳二级管需要制作高掺杂的PN结。由于平面工艺的扩散工艺较难掌握，因此反向漏电流以及动态电阻等参数也难以控制，所以生产低压齐纳管具有一定的难度。由于产品成品率低，所以国内生产厂家极少，多年来一直依靠进口管芯或成品。
[0005]低压齐纳二极管的击穿机理主要是隧道击穿。隧道击穿是在强电场下，由于隧道效应，使大量电子从价带穿过禁带而进入到导带所引起的一种击穿现象。实验表明，对于重掺杂的锗、硅PN结，引起隧道击穿所需的电场强度约为106V/cm。当击穿电压V br< 4E g/q时，一般为隧道击穿；当Vbr> 6E g/q时，一般为雪崩击穿；当4E g/q〈 Vbr< 6E g/q时，两种击穿机构都存在。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型的目的是为了解决上述问题，提出一种二极管，该二极管采用扩散和合金的办法，在单晶片上制作双结得到低压齐纳二极管，具有击穿电压低，反向漏电流小，动态电阻低，对档率高等优点。
[0007]本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的:
[0008]—种二极管，所述二极管包括，硅衬底、发光层、渐变层和两个PN结构，其中，所述PN结构，一个是扩散结，另一个是合金结;所述扩散结包围合金结，所述合金结的结深大于扩散结的结深;所述合金结和扩散结均为掺杂PN结，所述合金结的掺杂浓度小于扩散结的掺杂浓度，所述PN结构中的N型氮化硅层形成于所述衬底之上，所述发光层形成于N型氮化硅层之上;所述PN结构中的P型氮化硅层，形成于所述发光层之上，所述二极管还包括P+型氮化物层和N+型氮化物层，P+型氮化物层形成于所述P型氮化硅层之上，所述渐变层为氮化铟铝镓渐变层，形成于高P+型氮化物层之上，N+型氮化物层、形成于所述氮化铟铝镓渐变层之上。
[0009]所述二极管包括还包括位于碳化硅层上的正面金属、位于渐变层中有源区四周的终端结构，以及位于渐变层之上掩膜层，其特征在于P区和P+区之间的掺杂区由若干个同心P+圆环及其之间的掺杂区，以及在这之上的氮化硅、正面金属或掩膜层和在这之下的渐变层、衬底和背面金属组成的结构并联而成。
[0010]所述掩膜层为二氧化硅、多晶硅、磷硅玻璃、氮硅玻璃或聚酰亚胺。
[0011]所述氮化铟铝镓层的厚度为25nm;所述P+型层掺杂浓度为1E19?lE21cm—3，厚度为25nm;所述N+型层掺杂浓度为1E19?lE21cm—3，厚度为25nm。
[0012]本实用新型采用扩散和合金的办法，在单晶片上制作双结得到低压齐纳二极管，具有击穿电压低，反向漏电流小，动态电阻低，对档率高等优点，抽取此结构的低压齐纳二极管600只测试，呈硬击穿特性的占约70%。
【附图说明】
[0013]图1是本实用新型的结构示意图。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明:
[0015]实施例:参见附图1，低压齐纳二极管I，所述二极管由两个PN结构成，一个是扩散结，另一个是合金结；图中，NSPN结的N区，P为PN结的P区，一个是扩散结2，另一个是合金结3;所述扩散结包围合金结，所述合金结的结深大于扩散结的结深;所述合金结和扩散结均为掺杂PN结，所述合金结的掺杂浓度小于扩散结的掺杂浓度。
[0016]—种二极管，所述二极管包括，硅衬底、发光层、渐变层和两个PN结构，其中，所述PN结构，一个是扩散结，另一个是合金结;所述扩散结包围合金结，所述合金结的结深大于扩散结的结深;所述合金结和扩散结均为掺杂PN结，所述合金结的掺杂浓度小于扩散结的掺杂浓度，所述PN结构中的N型氮化硅层形成于所述衬底之上，所述发光层形成于N型氮化硅层之上;所述PN结构中的P型氮化硅层，形成于所述发光层之上，所述二极管还包括P+型氮化物层和N+型氮化物层，P+型氮化物层形成于所述P型氮化硅层之上，所述渐变层为氮化铟铝镓渐变层，形成于高P+型氮化物层之上，N+型氮化物层、形成于所述氮化铟铝镓渐变层之上。
[0017]所述二极管包括还包括位于碳化硅层上的正面金属、位于渐变层中有源区四周的终端结构，以及位于渐变层之上掩膜层，其特征在于P区和P+区之间的掺杂区由若干个同心P+圆环及其之间的掺杂区，以及在这之上的氮化硅、正面金属或掩膜层和在这之下的渐变层、衬底和背面金属组成的结构并联而成。
[0018]所述掩膜层为二氧化硅、多晶硅、磷硅玻璃、氮硅玻璃或聚酰亚胺。
[0019]所述氮化铟铝镓层的厚度为25nm;所述P+型层掺杂浓度为1Ε19?lE21cm—3，厚度为25nm;所述N+型层掺杂浓度为1E19?lE21cm—3，厚度为25nm。
[0020]制作低压齐纳二极管可以采用扩散和合金两种方法。采用平面工艺(即扩散工艺)制得的扩散PN结，击穿特性好，动态电阻和反向漏电流都比较小;尽管如此，由于扩散工艺本身较难掌握，所以作出的管子击穿电压普遍偏高，管子的对档率低。本实用新型为了降低击穿电压，提高管子的对档率，在已制作的扩散结中，以合金工艺再次进行一次高浓度的P型杂质，制得合金PN结，以提高掺杂浓度。具体作法是:选用PN固态扩散源进行第一次浓硼扩散形成扩散结。由于受到杂质在硅中固溶度的限制，所以第二次高浓度的掺杂不能继续以硼为杂质。由于合金结的击穿电压较低，以及制作电极的需要，本实用新型选用了和硼元素同族的金属铝作为第二次扩散的杂质。实际上，第二次扩散是合金工艺。合金后，就相当于在原有的扩散结中又加入了新的P型杂质，形成合金结，更加提高了扩散层的掺杂浓度。因此，本实用新型所述低压齐纳二极管新型结构由两个PN结构成，一个是扩散结，另一个是合金结，扩散结包围合金结，合金结的结深近似等于扩散结的结深。将PN结加反向偏向时，由于合金结的掺杂浓度高于扩散结的掺杂浓度，所以合金结点的击穿电压将低于扩散结的击穿电压。电子在合金结穿过隧道的几率大，并且经过合金结的路径体电阻最小，因而击穿是发生在合金结的结面处。又由于合金结的存在，当发生击穿后，随着击穿电流的增大，结电压降的变化量则很小，因此可以大大降低动态电阻。
[0021]本实用新型采用扩散和合金的办法，在单晶片上制作双结得到低压齐纳二极管，具有击穿电压低，反向漏电流小，动态电阻低，对档率高等优点，抽取此结构的低压齐纳二极管600只测试，呈硬击穿特性的占约80%。
[0022]最后应说明的是:显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。
【主权项】
1.一种二极管，其特征在于:所述二极管包括，硅衬底、发光层、渐变层和两个PN结构，其中，所述PN结构，一个是扩散结，另一个是合金结;所述扩散结包围合金结，所述合金结的结深大于扩散结的结深;所述合金结和扩散结均为掺杂PN结，所述合金结的掺杂浓度小于扩散结的掺杂浓度，所述PN结构中的N型氮化硅层形成于所述衬底之上，所述发光层形成于N型氮化硅层之上;所述PN结构中的P型氮化硅层，形成于所述发光层之上，所述二极管还包括P+型氮化物层和N+型氮化物层，P+型氮化物层形成于所述P型氮化硅层之上，所述渐变层为氮化铟铝镓渐变层，形成于高P+型氮化物层之上，N+型氮化物层、形成于所述氮化铟铝镓渐变层之上。2.根据权利要求1所述的二极管，其特征在于:所述二极管包括还包括位于碳化硅层上的正面金属、位于渐变层中有源区四周的终端结构，以及位于渐变层之上掩膜层，P区和P+区之间的掺杂区由若干个同心P+圆环及其之间的掺杂区，以及在这之上的氮化硅、正面金属或掩膜层和在这之下的渐变层、衬底和背面金属组成的结构并联而成。3.根据权利要求2所述的二极管，其特征在于:所述掩膜层为二氧化硅、多晶硅、磷硅玻璃、氮硅玻璃或聚酰亚胺。4.根据权利要求3所述的二极管，其特征在于:所述氮化铟铝镓层的厚度为25nm;所述P+型层厚度为25nm;所述N+型层厚度为25nm。
【专利摘要】本实用新型涉及一种二极管，所述二极管包括，硅衬底、发光层、渐变层和两个PN结构，其中，所述PN结构，一个是扩散结，另一个是合金结；所述扩散结包围合金结，所述合金结的结深大于扩散结的结深；所述合金结和扩散结均为掺杂PN结，所述合金结的掺杂浓度小于扩散结的掺杂浓度，所述PN结构中的N型氮化硅层形成于所述衬底之上，所述发光层形成于N型氮化硅层之上；所述PN结构中的P型氮化硅层，形成于所述发光层之上，所述二极管还包括P+型氮化物层和N+型氮化物层，P+型氮化物层形成于所述P型氮化硅层之上，所述渐变层为氮化铟铝镓渐变层，形成于高P+型氮化物层之上，N+型氮化物层、形成于所述氮化铟铝镓渐变层之上。
【IPC分类】H01L29/866
【公开号】CN205211762
【申请号】CN201520981860
【发明人】李志福
【申请人】朝阳无线电元件有限责任公司
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2015年12月2日