專利名稱：低壓齊納二極管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及二極管的制作方法，尤其是一種低壓齊納二極管的制作方法。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體技術(shù)中，PN結(jié)的特性是一個(gè)重要的概念，其正向?qū)ê头聪驌舸┨匦员粡V泛地應(yīng)用在各種半導(dǎo)體器件中，尤其是其反向擊穿后電流迅速上升而電壓幾乎不變的特性，在各種穩(wěn)壓器件中更是得到了廣泛的應(yīng)用，可制作出不同擊穿電壓的穩(wěn)壓二極管。
但是，一般PN結(jié)的反向擊穿電壓都大于7伏，要制作擊穿低于7伏的PN結(jié)二極管，通常都是增加PN結(jié)兩端的雜質(zhì)濃度，形成P+N+突變結(jié)來降低擊穿電壓。但在常規(guī)的摻雜源和摻雜方法下，P+和N+的濃度受到襯底中摻雜源的固溶度的限制不可能無限度的增加，這就導(dǎo)致此方法在制作低壓二極管時(shí)受到了限制。
為了制作出低于7伏的穩(wěn)壓齊納二極管，目前常用的大劑量注入，高濃度襯底，外延對(duì)接等方法都遇到了工藝難于控制，反向漏電，導(dǎo)通電阻高和成本高昂等各種各樣的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服以上提到的困難，采用一種新的摻雜方式和摻雜源，在制作工藝簡(jiǎn)單可控的基礎(chǔ)上，制作出低壓齊納二極管。所述低壓是指低的反向擊穿電壓，一般低于7V。
本發(fā)明的低壓齊納二極管的制作方法中，是在N+高濃度襯底上，采用先P+擴(kuò)散形成PN結(jié)，再在P+上蒸發(fā)鋁金屬，經(jīng)過高溫合金后形成器件。本發(fā)明的重點(diǎn)是在鋁與P+之間有一層二氧化硅，這是關(guān)鍵所在，調(diào)整二氧化硅的厚度，采用不同的合金條件，就可制作出不同電壓的低壓齊納二極管。
目前我公司已成功制作出電流49毫安下反向擊穿達(dá)5.1伏的齊納二極管，并已經(jīng)通過一系列的可靠性測(cè)試，并成功地應(yīng)用于大規(guī)模生產(chǎn)中。
本發(fā)明的方法，與目前常規(guī)的制作方法不同，具有工藝簡(jiǎn)單，成本較低，重復(fù)性好等特點(diǎn)。


圖1是襯底采用高濃度的N+襯底片，電阻率在0.005-0.02歐姆厘米。
圖2是氧化在襯底上生長(zhǎng)約16000埃厚度的二氧化硅。
圖3是刻蝕采用濕法腐蝕出P+擴(kuò)散的窗口。
圖4是擴(kuò)散采用硼源片經(jīng)高溫?cái)U(kuò)散，在襯底中形成P區(qū)域。
圖5是再擴(kuò)先生長(zhǎng)二氧化硅層，再高溫推進(jìn)，將P+區(qū)域在襯底中再推深。
圖6是蒸鋁采用蒸發(fā)的方法，在硅片表面蒸發(fā)上一層厚度為1μm的鋁。
圖7是刻鋁采用濕法腐蝕將鋁腐蝕出來，只在P+區(qū)域上留下鋁。
圖8是合金將硅片在氮?dú)夂蜌錃鈿夥罩?，高溫下退火一定的時(shí)間。
圖9是蒸銀在硅片表面蒸發(fā)一層鈦銀。
圖10是刻銀采用濕法腐蝕出鋁上的鈦銀區(qū)域作為上電極。
圖11是背面金屬化在背面蒸發(fā)上一層鎳銀作為下電極。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的制作方法，關(guān)鍵在以下幾個(gè)方面1)P+預(yù)擴(kuò)散后，并不漂掉表面的硼硅玻璃，而是直接做再擴(kuò)。
2)再擴(kuò)散時(shí)，必須先通氧氣在P+表面生長(zhǎng)一層二氧化硅，這是很重要的。二氧化硅的厚度控制是制作不同擊穿電壓的關(guān)鍵。
3)表面蒸發(fā)鋁并形成電極后，必須經(jīng)過一個(gè)高溫合金的過程，這個(gè)溫度必須高于鋁硅共熔點(diǎn)攝氏577度。
以上這三個(gè)方面是本發(fā)明的新穎之處，也是與一般常規(guī)的制作方法最大不同的地方。
本發(fā)明的低壓齊納二極管的制作方法中，也是在N+高濃度襯底上，采用先P+擴(kuò)散形成PN結(jié)，再在P+上蒸發(fā)鋁金屬，經(jīng)過高溫合金后形成器件。本發(fā)明的重點(diǎn)是在鋁與P+之間有一層二氧化硅，這是關(guān)鍵所在，調(diào)整二氧化硅的厚度，采用不同的合金條件，就可制作出不同電壓的低壓齊納二極管。
下面結(jié)合制作流程圖詳細(xì)描述本發(fā)明的制作方法。
襯底片是高濃度的N+片，電阻率在0.005-0.02歐姆厘米，晶向是(100)方向，厚度525微米。
1.首先初氧，工藝條件如下

2.P+光刻用負(fù)性光刻膠在襯底上涂1.4μm厚度，曝光后顯影生成圖形。
3.P+腐蝕先在烘箱中用150度，堅(jiān)膜(固化)45分，然后用二氧化硅腐蝕液(HF+H2O2)將沒有膠的區(qū)域的二氧化硅腐蝕干凈到硅表面，露出將要進(jìn)行P+擴(kuò)散的窗口。
4.P+預(yù)擴(kuò)將腐蝕好的片，放在半導(dǎo)體工業(yè)中用于P+摻雜的硼源片之間，進(jìn)行高溫?cái)U(kuò)散，使襯底中的P+濃度在5×1017-1×1020cm-3之間，具體工藝如下

5.P+再擴(kuò)將進(jìn)行了預(yù)擴(kuò)的片，再在沒有硼源片的高溫爐管中進(jìn)行再擴(kuò)散。將預(yù)擴(kuò)的雜質(zhì)再向襯底中進(jìn)行推進(jìn)，工藝條件如下

6.蒸鋁將擴(kuò)散好的硅片，用半導(dǎo)體工業(yè)中的蒸發(fā)設(shè)備進(jìn)行硅表面的蒸發(fā)鋁膜，硅片溫度100度，控制好時(shí)間，蒸發(fā)出厚度2μm的鋁膜。
7.鋁光刻用負(fù)性光刻膠涂覆1.4μm厚度，曝光后顯影生成圖形。在前面的P+擴(kuò)散區(qū)上通過光刻保留鋁，其他區(qū)域露出。
8.Al腐蝕用硫酸腐蝕，將不需要區(qū)域的鋁腐蝕干凈。
9.合金用620度，爐管通氮?dú)夂蜌錃馇闆r下，合金30分鐘。
10.鈦銀蒸發(fā)同樣用蒸發(fā)設(shè)備在片表面先蒸發(fā)3000埃的鈦，再蒸發(fā)5000埃的銀。
11.鈦銀光刻用正性光刻膠1.3μm厚度，曝光后顯影生成圖形。在前面刻出的鋁區(qū)域上通過光刻保留鈦銀，其他區(qū)域露出。
12.鈦銀腐蝕用硝酸和磷酸1∶1腐蝕鈦，用100∶1的氫氟酸腐蝕銀，將不需要區(qū)域的鈦銀腐蝕干凈。
13.背面磨片用半導(dǎo)體工業(yè)中的磨片機(jī)將硅片背面磨片減薄到175微米。
14.背面蒸發(fā)鎳銀同樣用蒸發(fā)設(shè)備在片表面先蒸發(fā)5000埃的鎳，再蒸發(fā)10000埃的銀。
按照上述方法，申請(qǐng)人已成功制作出電流49毫安下反向擊穿達(dá)5.1伏的齊納二極管，并已經(jīng)通過一系列的可靠性測(cè)試，并成功地應(yīng)用于大規(guī)模生產(chǎn)中。
權(quán)利要求
1.一種低壓齊納二極管的制作方法，包括在N+高濃度襯底上采用P+擴(kuò)散形成PN結(jié)，在P+層上蒸發(fā)鋁金屬，經(jīng)過高溫合金后形成器件；其特征在于在鋁與P+層之間有一層二氧化硅。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的制作方法，特征在于還包括調(diào)整二氧化硅的厚度的步驟，其中采用不同的合金條件以形成不同電壓的低壓齊納二極管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的制作方法，特征在于在所述P+擴(kuò)散后，不去除表面的硼硅玻璃，直接做再擴(kuò)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的制作方法，特征在于在所述再擴(kuò)散的步驟中，先通氧氣在P+表面生長(zhǎng)一層二氧化硅，二氧化硅的厚度用于形成不同擊穿電壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的制作方法，特征在于在表面蒸發(fā)鋁的步驟中，所述鋁還形成電極，然后所述二極管經(jīng)過一個(gè)高溫合金的過程，所述高溫合金的過程的溫度高于作為鋁硅共熔點(diǎn)的攝氏577度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的制作方法，特征在于所述N+高濃度襯底的電阻率在0.005-0.02歐姆厘米。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的制作方法，特征在于在硅片表面蒸發(fā)的鋁的厚度為1-2μm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的制作方法，特征在于所述低壓二極管的反向擊穿電壓低達(dá)5.1V。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的制作方法，特征在于所述P+擴(kuò)散后，襯底中P+濃度在5×1017-1×1020cm-3之間。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種低壓齊納二極管的制作方法，包括在N
文檔編號(hào)H01L29/866GK1728348SQ20041005569
公開日2006年2月1日 申請(qǐng)日期2004年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月26日
發(fā)明者侯宇 申請(qǐng)人:華潤(rùn)半導(dǎo)體有限公司