專利名稱：一種電流調整二極管芯片及其制造方法
一種電流調整二極管芯片及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種基于結型場效應原理的二極管芯片，尤其涉及一種環(huán)柵結構的電 流調整二極管芯片及其制造方法。
背景技術：
電流調整二極管(Current Regulating Diode、CRD)指在一定電壓范圍內可提供 基本穩(wěn)恒電流的二極管。在發(fā)光二極管驅動電路以及波形產生電路、偏置電路中得到了廣 泛應用。它實際為一柵源短路、結構特殊的二端結型場效應管。如說明書附圖1所示，其為一種平面型的CRD芯片的結構圖，在該結構中1為P+ 襯底，2為漏區(qū)，3為源區(qū)，4為N型導電溝道，源與柵通過金屬層9b短路作為芯片的陰極； 漏極金屬層10作為芯片的陽極。這種結構的芯片的陰極可以從上部也可以從底部引出。然而，這樣的結構因陽極面積太小并不能實現(xiàn)低成本封裝的雙面釬焊互連(例如 一般整流芯片的塑料封裝)、無需焊接只需被兩根帶頂頭的引線頂緊從而完成互連的玻璃 封裝(例如小功率電壓調整二極管)。原因是進行這樣的封裝時會造成漏區(qū)的金屬層10與 源、柵、襯底的互連金屬層9b短路。為解決上述技術問題，確有必要提供一種電流調整二極管芯片及其制造方法，以 克服現(xiàn)有技術中的所述缺陷。

發(fā)明內容為解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種可滿足各種封裝要求、且金屬化工 藝和封裝工藝成本都較低的電流調整二極管芯片。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術方案為一種電流調整二極管芯片，其包括襯 底層以及覆蓋襯底層上的外延層；其中，于所述外延層的中心區(qū)域上形成一漏區(qū)，該漏區(qū)表 面進一步設有第一歐姆接觸擴散層以及覆蓋第一歐姆接觸擴散層上的第一金屬層；于該漏 區(qū)的外緣分別設有環(huán)形的P型柵區(qū)及位于P型柵區(qū)下的溝道；于溝道的外緣設有環(huán)形源區(qū)， 該源區(qū)表面進一步設有第二歐姆接觸擴散層；在源區(qū)的外緣設一穿通擴散層5，于柵區(qū)的 外側、源區(qū)、穿通擴散層的內側上設有第二金屬層；所述襯底層的底部設有覆蓋背面的第三 ^^^J^l J^ ο本發(fā)明的電流調整二極管芯片進一步設置為所述漏區(qū)呈臺面形狀，其高度大于 2微米。本發(fā)明的電流調整二極管芯片進一步設置為所述外延層上還設有鈍化膜，該鈍 化膜覆蓋于柵區(qū)與漏區(qū)之間的PN結表面上。本發(fā)明的電流調整二極管芯片還可設置為所述鈍化膜具體為半絕緣多晶硅或氧 化硅復合膜或玻璃鈍化膜。為實現(xiàn)本發(fā)明的電流調整二極管芯片，本發(fā)明采取的另一技術方案為一種電流 調整二極管芯片的制造方法，其包括如下工藝步驟
(1)，根據CRD的參數(shù)要求、臺面高度選擇適用的外延層以及襯底層；O)，用硅的同性蝕刻或異性蝕刻的方法在外延層上蝕刻出臺面，臺面的高度約為 2微米，所述臺面即為漏區(qū)；(3)，在穿通擴散區(qū)擴入與襯底相同的雜質并穿過外延層，從而形成穿通擴散層；，在源區(qū)擴散與外延層同型的雜質以形成高摻雜的第二歐姆接觸擴散層；(5)，在柵區(qū)擴散與襯底同型的雜質以形成柵結，同時形成溝道；(6)，在柵區(qū)與漏區(qū)之間的PN結表面制作鈍化層；(7)，在正面金屬化區(qū)及背面制作第一金屬層、第二金屬層以及第三金屬層，所述 金屬層通過正反面分別濺鍍、正面反刻形成，也可以將表面處理后用化學鍍的方法形成。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下有益效果本發(fā)明的電流調整二極管芯片可以 滿足各種封裝要求，當該芯片的陽極區(qū)為臺面時，尤其適合于通過雙面釬焊實現(xiàn)芯片與引 出線實現(xiàn)互連的塑料封裝以及通過直接接觸實現(xiàn)芯片與引出線互聯(lián)的玻璃封裝；同時，該 芯片的溝道是水平的，電流方向也由通常的只穿過橫向導電溝道從單面引出而變?yōu)榇┻^環(huán) 形導電溝道后由芯片的上下面引出。這樣的結構給封裝帶來極大的方便。

圖1為現(xiàn)有技術的電流調整二極管芯片結構圖。圖2本發(fā)明的電流調整二極管芯片結構圖。圖3 圖9是本發(fā)明的的電流調整二極管芯片的工藝流程圖。
具體實施方式以下結合附圖2至附圖9對本發(fā)明的實施例作進一步詳細的描述。本發(fā)明為一種電流調整二極管芯片，其包括襯底層1以及覆蓋于其上的外延層 la,其根據CRD的參數(shù)要求、臺面高度選擇適用的異型外延片，在本實施例中，外延層Ia為 N型，襯底層1為高摻雜P型。所述外延層Ia上形成一漏區(qū)2，該漏區(qū)2表面進一步設有第一歐姆接觸擴散層8 以及覆蓋第一歐姆接觸擴散層8上的第一金屬層10。所述漏區(qū)2呈臺面形狀，其高度大于2微米，用硅的同性蝕刻或異性蝕刻的方法在 外延層上蝕刻出臺面形狀，該臺面的作用是通過其上的第一金屬層10與外界互連時不會 與該芯片表面其他區(qū)域的金屬連通。于該漏區(qū)2的外緣分別設有環(huán)形的P型柵區(qū)6及位于P型柵區(qū)6下的溝道4，溝道 4的厚度需依據飽和電壓與柵結接觸電勢差來確定。于溝道4的外側設有源區(qū)3，其表面進一步設有第二歐姆接觸擴散層3a。于源區(qū)3的外緣設有穿通擴散區(qū)層5。于柵區(qū)6的外側、源區(qū)3、穿通擴散層5的 內側上設有第二金屬層％。通過該金屬層9b實現(xiàn)了柵、源、襯底的互連。所述襯底層1的底部設有覆蓋背面的第三金屬層9a。在封裝時，第一金屬層10 (即 漏區(qū)金屬層10)、第三金屬層9a(即襯底金屬層9)將與引線(未圖示)互連。所述柵區(qū)6與漏區(qū)2之間的PN結表面上還設有鈍化膜7，該鈍化膜具體為半絕緣 多晶硅或者氧化硅復合膜，或者玻璃鈍化膜。
一種電流調整二極管芯片的制造方法，其包括如下工藝步驟(1)，見附圖3，根據結型場效應晶體管的理論、CRD的參數(shù)、臺面高度選擇電阻率 和厚度適用的外延層Ia以及襯底層1 ；在本實施方式中，外延層Ia為N型，襯底層1為高 摻雜P型。O)，見附圖4，用硅的同性蝕刻或異性蝕刻的方法在外延層Ia上蝕刻出臺面，臺 面的高度約為2微米。(3)，見附圖5，在外延層Ia上進行圖形為環(huán)形的穿通外延層的擴散，從而形成環(huán) 形穿通擴散層5 ；擴散雜質與襯底層型號一致，在本實施方式中為硼穿通擴散。0)，見附圖6，在臺面上及穿通擴散區(qū)的內側用擴散方法制作漏區(qū)的歐姆接觸層 8、源區(qū)的歐姆接觸層3a。(5)，見附圖7，在源區(qū)的歐姆接觸層3a的內側擴入與襯底導電類型形相同的雜質 形成環(huán)形柵區(qū)6、溝道4，并同時分割出源區(qū)3。(6)，見附圖8，在柵區(qū)和漏區(qū)之間的環(huán)形PN結表面制作鈍化層，鈍化層可以為沉 積的半絕緣多晶硅和氧化硅復合膜，也可為熔融玻璃層。(7)，見附圖9，制作漏區(qū)金屬層10 (第一金屬層10)、環(huán)形的柵、源、穿通區(qū)短路金 屬層9b (第二金屬層9b)以及襯底金屬層9a (第三金屬層9a)。封裝時襯底金屬層9a、漏 區(qū)金屬層1將與引線或框架(未圖示)互連。以上的具體實施方式
僅為本創(chuàng)作的較佳實施例，并不用以限制本創(chuàng)作，凡在本創(chuàng) 作的精神及原則之內所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本創(chuàng)作的保護范圍之 內。
權利要求
1.一種電流調整二極管芯片，其特征在于包括襯底層以及覆蓋襯底層上的外延層； 其中，于所述外延層的中心區(qū)域上形成一漏區(qū)，該漏區(qū)表面進一步設有第一歐姆接觸擴散 層以及覆蓋第一歐姆接觸擴散層上的第一金屬層；于該漏區(qū)的外緣分別設有環(huán)形的P型柵 區(qū)及位于P型柵區(qū)下的溝道；于溝道的外緣設有環(huán)形源區(qū)，該源區(qū)表面進一步設有第二歐 姆接觸擴散層；在源區(qū)的外緣設一穿通擴散層5，于柵區(qū)的外側、源區(qū)、穿通擴散層的內側 上設有第二金屬層；所述襯底層的底部設有覆蓋背面的第三金屬層。
2.如權利要求1所述的電流調整二極管芯片，其特征在于所述漏區(qū)呈臺面形狀，其高 度大于2微米。
3.如權利要求1所述的電流調整二極管芯片，其特征在于所述外延層上還設有鈍化 膜，該鈍化膜覆蓋于柵區(qū)與漏區(qū)之間的PN結表面上。
4.如權利要求3所述的電流調整二極管芯片，其特征在于所述鈍化膜具體為半絕緣 多晶硅或氧化硅復合膜或玻璃鈍化膜。
5.一種電流調整二極管芯片的制造方法，其特征在于包括如下工藝步驟(1)，根據CRD的參數(shù)要求、臺面高度選擇適用的外延層以及襯底層；O)，用硅的同性蝕刻或異性蝕刻的方法在外延層上蝕刻出臺面，臺面的高度約為2微 米，所述臺面即為漏區(qū)；(3)，在穿通擴散區(qū)擴入與襯底相同的雜質并穿過外延層，從而形成穿通擴散層；G)，在源區(qū)擴散與外延層同型的雜質以形成高摻雜的第二歐姆接觸擴散層；(5)，在柵區(qū)擴散與襯底同型的雜質以形成柵結，同時形成溝道；(6)，在柵區(qū)與漏區(qū)之間的PN結表面制作鈍化層；(7)，在正面金屬化區(qū)及背面制作第一金屬層、第二金屬層以及第三金屬層，所述金屬 層通過正反面分別濺鍍、正面反刻形成，也可以將表面處理后用化學鍍的方法形成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電流調整二極管芯片，其包括襯底層以及覆蓋襯底層上的外延層；其中，于所述外延層的中心區(qū)域上形成一漏區(qū)，該漏區(qū)表面進一步設有第一歐姆接觸擴散層以及覆蓋第一歐姆接觸擴散層上的第一金屬層；于該漏區(qū)的外緣分別設有環(huán)形的P型柵區(qū)及位于P型柵區(qū)下的溝道；于溝道的外緣設有環(huán)形源區(qū)，該源區(qū)表面進一步設有第二歐姆接觸擴散層；在源區(qū)的外緣設一穿通擴散層5，于柵區(qū)的外側、源區(qū)、穿通擴散層的內側上設有第二金屬層；所述襯底層的底部設有覆蓋背面的第三金屬層。本發(fā)明的電流調整二極管芯片可滿足各種封裝要求，且具有金屬化工藝和封裝工藝成本都較低等諸多優(yōu)點。
文檔編號H01L29/06GK102130182SQ201010528648
公開日2011年7月20日 申請日期2010年11月3日 優(yōu)先權日2010年11月3日
發(fā)明者保愛林 申請人:紹興旭昌科技企業(yè)有限公司