穩(wěn)壓二極管及其加工工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于穩(wěn)壓二極管生產(chǎn)領(lǐng)域，尤其涉及一種穩(wěn)壓二極管特殊結(jié)構(gòu)及其加工工 藝。
【背景技術(shù)】
[0002] 穩(wěn)壓二極管是一種用于穩(wěn)定電壓的PN結(jié)二極管，當(dāng)加在穩(wěn)壓二極管的反向電壓 增加到一定數(shù)值時(shí)，將有大量載流子隧穿PN結(jié)的位壘，形成大的反向電流，此時(shí)電壓基本 不變，稱為隧道擊穿；當(dāng)反向電壓比較高時(shí)，在勢(shì)壘區(qū)內(nèi)將可能產(chǎn)生大量載流子，受強(qiáng)電場(chǎng) 作用形成大的反向電流，而電壓亦基本不變，為雪崩擊穿。因此，反向電壓臨近擊穿電壓時(shí)， 反向電流迅速增加，而反向電壓幾乎不變。這個(gè)近似不變的電壓稱為齊納電壓（隧道擊穿） 或雪崩電壓（雪崩擊穿）。
[0003] 穩(wěn)壓管的主要參數(shù)如下：
[0004] (1)穩(wěn)定電壓UzUz就是PN結(jié)的擊穿電壓，它隨工作電流和溫度的不同而略有變 化。對(duì)于同一型號(hào)的穩(wěn)壓管來說，穩(wěn)壓值有一定的離散性，離散越小越好。
[0005] (2)穩(wěn)定電流Iz穩(wěn)壓管工作時(shí)的參考電流值。它通常有一定的范圍，S卩Izmin-- Izmax〇
[0006] (3)動(dòng)態(tài)電阻rz它是穩(wěn)壓管兩端電壓變化與電流變化的比值，如圖9所示，即這個(gè) 數(shù)值隨工作電流的不同而改變。通常工作電流越大，動(dòng)態(tài)電阻越小，穩(wěn)壓性能越好，在參數(shù) 測(cè)試中，要求小電流測(cè)試的動(dòng)態(tài)電阻為ZZK，要求稍大電流測(cè)試的動(dòng)態(tài)電阻為ZZT，相同測(cè) 試條件下，越小越好。
[0007] (4)穩(wěn)壓管正向壓降VF，在同樣測(cè)試條件下，越小越好。
[0008] 穩(wěn)壓二極管的應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，比如浪涌保護(hù)電路、電視機(jī)里的過壓保護(hù)電路、電弧 抑制電路、串聯(lián)型穩(wěn)壓電路中都用到穩(wěn)壓二極管。
[0009] 現(xiàn)有的穩(wěn)壓二極管采用保護(hù)環(huán)結(jié)構(gòu)（具體見附圖2所示），結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計(jì)原理是 保護(hù)環(huán)先進(jìn)行擴(kuò)散，其源的濃度稍低于穩(wěn)壓井的源濃度，其擊穿電壓高于穩(wěn)壓井電壓，這樣 二極管兩端的反向電壓逐漸加大時(shí)，體內(nèi)穩(wěn)壓井底部首先擊穿，由于保護(hù)環(huán)電壓高于穩(wěn)壓 井電壓，氧化層中表面態(tài)對(duì)保護(hù)環(huán)PN結(jié)伏安特性的影響不表現(xiàn)在整體二極管的伏安特性 中，從而能夠形成電參數(shù)符合要求的穩(wěn)壓管。
[0010] 一般穩(wěn)壓二極管的生產(chǎn)工藝中的鈍化工藝采用的是LPCVD(低壓化學(xué)汽相沉積）， 沉積層為SI02(二氧化硅）+SI3N4(氮化硅）的復(fù)合層，不能有效抑制后工序的正電荷沾 污，穩(wěn)壓二極管漏電較高。
[0011] 一般穩(wěn)壓二極管制作工藝具體見附圖5所示，從工藝流程來說，主要工藝步驟17 步，流程較長(zhǎng)，產(chǎn)品制作流程長(zhǎng)，產(chǎn)生兩個(gè)問題，其一制作成本高，其二制程中會(huì)產(chǎn)生沾污， 對(duì)成品率和電參數(shù)會(huì)產(chǎn)生影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 本發(fā)明要解決的問題首先是提供一種電參數(shù)性能更好的新型穩(wěn)壓二極管，其次是 提供一種工藝簡(jiǎn)化、節(jié)約成本、提高成品率的新型穩(wěn)壓二極管加工工藝。
[0013] 為解決上述問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案：一種穩(wěn)壓二極管，包括由下到上依次順 序設(shè)置的背面銀電極層、襯底N+、外延層N和薄外延層N-，所述薄外延層N-的中部及所述 外延層N的中部靠近上表面的部分?jǐn)U散有穩(wěn)壓井，所述穩(wěn)壓井外側(cè)的薄外延層N-上方設(shè)有 氧化層，所述氧化層上方及所述氧化層內(nèi)側(cè)的穩(wěn)壓井上方的一部分設(shè)有鈍化層，鈍化層包 括由下到上依次設(shè)置的二氧化硅、磷硅玻璃和氮化硅，磷硅玻璃厚度為3000埃，摻磷2%， 由薄外延層N-上未被鈍化層覆蓋的部分向上一直擴(kuò)展到氧化層上方的鈍化層的一部分 上設(shè)有正面銀臺(tái)電極。
[0014] 制作上述的穩(wěn)壓二極管的加工工藝，包括如下步驟：
[0015] (1)清洗；
[0016] ⑵一次氧化制作出氧化層；
[0017] (3) -次光刻形成穩(wěn)壓井表面窗口；
[0018] (4) 一次硼注入形成穩(wěn)壓井預(yù)擴(kuò)散；
[0019] (5)穩(wěn)壓結(jié)硼擴(kuò)散形成穩(wěn)壓井；
[0020] (6)采用PECVD工藝生成鈍化層；
[0021] (7)二次光刻形成銀臺(tái)電極接觸窗口；
[0022] (8)進(jìn)行正面蒸發(fā)；
[0023] (9)用高粘度光刻膠對(duì)銀臺(tái)電極接觸窗口進(jìn)行第三次光刻；
[0024] (10)電鍍形成銀臺(tái)電極；
[0025] (11)對(duì)硅片背面N+進(jìn)行減薄處理；
[0026](12)背面蒸發(fā)形成背面銀電極；
[0027] (13)劃片切分形成單個(gè)管芯結(jié)構(gòu)；
[0028] (14)封裝。
[0029] 同時(shí)還包括檢驗(yàn)測(cè)試步驟。
[0030] 所述三次光刻采用高粘度光刻膠光刻技術(shù)。
[0031] 所述PECVD工藝在鈍化層中生長(zhǎng)厚度3000埃，摻磷2%的PSG，鈍化層結(jié)構(gòu)為有效 sio2+psg+si3n4。
[0032] 本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：本發(fā)明穩(wěn)壓二極管采用雙外延層結(jié)構(gòu)制作工 藝技術(shù)，簡(jiǎn)化了工藝步驟，降低了生產(chǎn)成本，同時(shí)提高了器件的性能，本發(fā)明穩(wěn)壓二極管的 ZZK/ZZT/VZ/IR四個(gè)參數(shù)指標(biāo)及離散性都好于保護(hù)環(huán)結(jié)構(gòu)制作的穩(wěn)壓管，產(chǎn)品性能穩(wěn)定，實(shí) 現(xiàn)了優(yōu)良的穩(wěn)壓管參數(shù)特性，動(dòng)態(tài)微分電阻（ZZT/ZZK)小，漏電小，VZ-致性好等特點(diǎn)；在 鍍銀工藝中使用高粘度光刻膠替代傳統(tǒng)工藝中使用的紫外高分子聚合塑料膜，由于這種 高分子聚合物降解困難，污染環(huán)境，采用本發(fā)明的方法不僅降低了生產(chǎn)成本，而且能夠保護(hù) 環(huán)境；PECVD工藝在鈍化層中生長(zhǎng)厚度3000埃，摻磷2%的PSG，形成對(duì)正電荷的吸附，降低 了器件的漏電流，提高參數(shù)性能。
【附圖說明】
[0033] 圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034] 圖2是現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035] 圖3是本發(fā)明PN結(jié)空間耗盡區(qū)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036] 圖4是單個(gè)PN結(jié)情況下的實(shí)際擊穿的伏安特性及穩(wěn)壓二極管要求的伏安特性曲 線對(duì)比圖；
[0037] 圖5是現(xiàn)有技術(shù)的加工工藝流程圖；
[0038] 圖6是本發(fā)明的加工工藝流程圖；
[0039] 圖7擊穿電壓與濃度的關(guān)系圖（鍺、硅、砷化鎵及磷化鎵中單邊突變結(jié)構(gòu)的雪崩 擊穿電壓與雜質(zhì)濃度的關(guān)系圖）；
[0040] 圖8是雜志濃度最大勢(shì)壘區(qū)關(guān)系圖（單邊突變結(jié)擊穿電壓VE、擊穿電壓下的勢(shì)壘 寬度S_和最大電場(chǎng)強(qiáng)度E_與雜質(zhì)濃度N的關(guān)系圖）；
[0041] 圖9是穩(wěn)壓二極管的伏安特性曲線及動(dòng)態(tài)電阻圖。
[0042] 圖中：1鈍化層2銀臺(tái)電極3氧化層4穩(wěn)壓井5保護(hù)環(huán)6外延層N7襯底N+ 8 背面銀電極9薄外延層N- 10空間耗盡區(qū)。
【具體實(shí)施方式】
[0043] 現(xiàn)根據(jù)附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行較詳細(xì)的說明，如圖1所示，一種穩(wěn)壓二極管，包括由下 到上依次順序設(shè)置的背面銀電極層8、襯底N+7、外延層