專利名稱：半導(dǎo)體抑制柵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
實用新型是關(guān)于對用于電子設(shè)備防止瞬變脈沖高壓過壓保護半導(dǎo)體抑制柵的改進。
電子設(shè)備例如程控交換機防止瞬變脈沖高壓的二級過壓保護用半導(dǎo)體抑制柵，如進口的58S及中國專利86201268所述，通常采用二個芯片共同設(shè)計在一塊硅晶片上如

圖1所示。即在以N-型硅襯底的同一硅片上，通過擴散工藝或離子注入工藝，在二面各相間擴散有二個P區(qū)，并在其中的一側(cè)二個P區(qū)中分別擴散有N+區(qū)，從而形成二個并列縱向具有三個PN結(jié)的半導(dǎo)體抑制柵。這種結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體抑制柵，由于是在同一硅片上并列制備二個性能一致的二個芯片，因而對制作工藝要求很高，要求在制作時嚴格控制兩個芯片的一致性，如有偏差則會導(dǎo)致整個芯片報廢，因而此種芯片結(jié)構(gòu)生產(chǎn)成品率低，因而生產(chǎn)成本高；其次，上述半導(dǎo)體抑制柵芯片外連接電極采用鈦白金電極或鋁電極。鈦白金貴金屬電極成本較高；而鋁電極又易發(fā)生質(zhì)量遷移，耐電流能力小，抗大電流特性差，經(jīng)實測耐流一般只能達到75A左右。再就是，芯片電極外圍的絕緣介質(zhì)膜通常采用單一的氧化硅或氮化硅沉積而成，而單純氧化硅絕緣介質(zhì)膜，鈍化、絕緣能力差；單鈍氮化硅絕緣介質(zhì)膜，雖有較好的鈍化、絕緣能力，但生長速率慢，達到所需厚度時間長，生產(chǎn)效率低，且光刻難以刻蝕。
實用新型的目的在于克服上述已有技術(shù)的不足，提供一種制造簡單，成品率高，生產(chǎn)成本低，耐大電流性能好的半導(dǎo)體抑制柵。
實用新型另一目的，在于提供一種抗大流特性更好，可耐較大電流的半導(dǎo)體抑制柵。
實用新型再一目的，在于提供一種絕緣能力和抗電場能力強的半導(dǎo)體抑制柵。
實用新型第一目的實現(xiàn)，主要改進是將兩個并列芯片合一硅片結(jié)構(gòu)改為采用二個彼此獨立芯片并列焊接在引線條上組成半導(dǎo)體抑制柵。具體說，實用新型半導(dǎo)體抑制柵，包括并列的二個縱向有三個PN結(jié)芯片，連接最外層PN區(qū)的金屬電極，和芯片電極外圍的絕緣介質(zhì)膜，其特征在于所說二個并列芯片彼此獨立，共同焊接在引線條上。實用新型所說縱向結(jié)構(gòu)為三個PN結(jié)的芯片，是在N-型硅片的一面擴散有較大P區(qū)，所說P區(qū)中擴散有N+區(qū)，構(gòu)成芯片的負極；另一面擴散有較小的P區(qū)，構(gòu)成芯片的正極。為提高正極金屬電極與硅片的粘附性能，降低正向壓降，正極硅片上與P區(qū)相間還并列擴散有N+區(qū)。實用新型由于將組成半導(dǎo)體抑制柵的兩個并列芯片分別制造，然后選擇兩個特性基本一致的芯片通過引線并聯(lián)組合在一起，不僅大大降低了制造難度，顯著提高了生產(chǎn)成品率；而且由于分立并列結(jié)構(gòu)增大了芯片面積，使耐大電流特性得到提高。
實用新型第二目的實現(xiàn)，將連接最外層PN區(qū)的電極自內(nèi)向外采用Al—Ti—Ni—Ag四層金屬復(fù)合電極，使半導(dǎo)體抑制柵的抗大電流特性及產(chǎn)品穩(wěn)定性和可靠性得到進一步提高。所說復(fù)合電極為自PN區(qū)表面向外第一層為Al層，第二層為Ti層，第三層為Ni層，第四層(最外層)為Ag層，四層金屬復(fù)合電極，最內(nèi)層Al能與兩種型號的半導(dǎo)體形成良好的歐姆接觸，Ti、Ni兩層有效抑制了Al層的質(zhì)量遷移，具有較好的抗大電流能力，最外層Ag又保證了芯片電極與引線電極的可焊性。實用新型復(fù)合電極中間兩層厚度可選擇遠小于上下兩層厚度，Ti層厚度又可小于Ni層厚度。實用新型所說四層金屬復(fù)合電極，可以采用半導(dǎo)體工藝中的電子束蒸發(fā)、真空蒸發(fā)、直流濺射等手段分蒸而成。
實用新型第三目的實現(xiàn)，芯片電極以外絕緣介質(zhì)采用氧化硅—氮化硅復(fù)合多層絕緣介質(zhì)膜作隔離層。實用新型較好采用厚的氧化硅層和薄的氮化硅層復(fù)合，兩者厚度以8—15∶1為優(yōu)，即氧化硅層厚度遠大于氮化硅層，這樣既可提高保護層的生長速率，提高生產(chǎn)效率，又能提高保護鈍化和絕緣能力，有利光刻。從經(jīng)濟性能價值考慮，實用新型絕緣介質(zhì)以氧化硅—氮化硅—氧化硅—氮化硅—氧化硅—氮化硅三復(fù)層為好，可以更有效地起到保護和鈍化作用，提高半導(dǎo)體抑制柵的絕緣能力和抗電場能力。
以下結(jié)合二個非限定實施例的描述，進一步說明實用新型，實用新型構(gòu)思并不限于實施例所述。
圖1為已有技術(shù)管芯縱向結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為第一實施例縱向結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為電極縱向結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為絕緣介質(zhì)縱向結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5為第二實施例縱向結(jié)構(gòu)示意圖。
實施例1參見圖2、3、4，采取圖2所示半導(dǎo)體縱向結(jié)構(gòu)方案，半導(dǎo)體抑制柵由二個彼此獨立芯片2并列焊接在同一引線條1上組成。芯片2為由N-型襯底硅片3通過平面擴散工藝，在一側(cè)擴散形成較大的P型擴散區(qū)4，P區(qū)內(nèi)再擴散有N+擴散區(qū)5，形成表面既有P型又有N型結(jié)構(gòu)；另一側(cè)擴散形成較小的P擴散區(qū)6。在P、N區(qū)表面用電子束蒸發(fā)工藝自內(nèi)向外分蒸有Al—Ti—Ni—Ag四層金屬復(fù)合電極7，其中復(fù)合電極的中間Ti、Ni兩層厚度遠小于上下Al、Ag兩層厚度，Ti層厚度又小于Ni層厚度。芯片電極外有三層氧化硅—氮化硅復(fù)合組成絕緣介質(zhì)膜8，其中每層氧化硅厚1.4μm，氮化硅厚0.12μm。芯片制成后，選取兩個特性相近芯片通過焊接工藝將其并列焊接在同一引線條1上組成半導(dǎo)體抑制柵。
實施例2參見圖5，如上述，在N-型硅片一側(cè)(正極)較小P區(qū)旁還相間并列擴散有N+擴散區(qū)9。
實用新型半導(dǎo)體抑制柵，由于采用了兩個獨立半導(dǎo)體器件并列焊接在同一引線條上的組合結(jié)構(gòu)，從而大大降低了制造難度，可以根據(jù)制造芯片進行配對組配，使得成品率大大提高，生產(chǎn)成本降低，耐大電流性能提高。其次由于采用了自內(nèi)向外Al—Ti—Ni—Ag四層復(fù)合電極，使得半導(dǎo)體抑制柵的抗大電流沖擊特性得以進一步提高，可以達到耐100A電流，大大提高了產(chǎn)品使用的可靠性。多層氧化硅—氮化硅復(fù)合絕緣介質(zhì)膜，不僅絕緣膜生長速度快，而且絕緣性能好。這些改進顯著提高了半導(dǎo)體抑制柵工業(yè)化生產(chǎn)的成品率、抗大電流特性及穩(wěn)定性和可靠性，降低了生產(chǎn)成本。實用新型特別適用于通迅系統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡(luò)、鐵路電氣化信號系統(tǒng)等電子設(shè)備及類似電路的輸入端作二級過壓保護。
權(quán)利要求1.一種半導(dǎo)體抑制柵，包括并列的二個縱向有三個PN結(jié)芯片，連接最外層PN區(qū)的金屬電極，和芯片電極外圍的絕緣介質(zhì)膜，其特征在于所說二個并列芯片彼此獨立，共同焊接在引線條上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述半導(dǎo)體抑制柵，其特征在于所說三個PN結(jié)芯片，為N-型硅片一面擴散有較大的P區(qū)，所說P區(qū)中有N+擴散區(qū)，另一面并列相間擴散有較小的P區(qū)和N+擴散區(qū)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述半導(dǎo)體抑制柵，其特征在于所說金屬電極自內(nèi)向外為Al—Ti—Ni—Ag四層金屬復(fù)合電極。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述半導(dǎo)體抑制柵，其特征在于所說金屬復(fù)合電極中間兩層厚度遠小于上下兩層厚度。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述半導(dǎo)體抑制柵，其特征在于所說金屬復(fù)合電極Ti層厚度小于Ni層厚度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述半導(dǎo)體抑制柵，其特征在于所說絕緣介質(zhì)膜為氧化硅—氮化硅復(fù)合多層絕緣介質(zhì)膜。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述半導(dǎo)體抑制柵，其特征在于所說復(fù)合多層絕緣介質(zhì)膜為三層。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述半導(dǎo)體抑制柵，其特征在于所說氧化硅層厚度遠大于氮化硅層。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述半導(dǎo)體抑制柵，其特征在于所說氧化硅層厚度遠大于氮化硅層。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述半導(dǎo)體抑制柵，其特征在于所說氧化硅層厚與氮化硅層厚度比為8—15∶1。
專利摘要實用新型是對半導(dǎo)體抑制柵的改進,尤其用于微電子設(shè)備的過電壓保護,其特征采用彼此獨立的二片三個PN結(jié)芯片并列焊接在同一引線條上,并彩用Al－Ti－Ni－Ag四層金屬復(fù)合電極,及氧化硅－氮化硅復(fù)合多層絕緣介質(zhì)膜。不僅大大提高工業(yè)生產(chǎn)成品率,成本低,而且抗大電流特性好。
文檔編號H01L23/58GK2470958SQ00266249
公開日2002年1月9日 申請日期2000年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月26日
發(fā)明者沈建平, 陳俊標(biāo) 申請人:宜興市東大微電子有限公司