專利名稱：二極管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于功率開關(guān)三極管BE極之間反向并接的二極管。
背景技術(shù)：
如圖1所示，在電子鎮(zhèn)流器、電子變壓器及開關(guān)電源等開關(guān)電路中廣泛采用功率 開關(guān)三極管基極與發(fā)射極間反向并接二極管的結(jié)構(gòu)，該二極管通常被稱為BE 二極管。BE 二 極管是開關(guān)電源直流變換為高頻交流的重要器件，其對提高線路工作的穩(wěn)定性有很重要的 作用，在某些電子線路中，沒有BE 二極管線路就不能工作。目前，用于功率開關(guān)三極管的BE 二極管通常采用1N4007整流二極管。但1N4007 整流二極管成本較高，其主要應(yīng)用在高壓整流領(lǐng)域，參數(shù)特點(diǎn)是高耐壓，對動態(tài)參數(shù)(如反 向恢復(fù)時(shí)間)沒有要求，芯片采用臺面工藝制作，而且市場上出售的1N4007整流二極管也 沒有經(jīng)過動態(tài)參數(shù)測試。因此，1N4007整流二極管參數(shù)與功率開關(guān)三極管BE極間的BE 二 極管實(shí)際所需要的參數(shù)并不匹配，使用成本高，效果較差。綜上可知，現(xiàn)有BE 二極管在實(shí)際使用上顯然存在不便與缺陷，所以有必要加以改進(jìn)。

實(shí)用新型內(nèi)容針對上述的缺陷，本實(shí)用新型的目的在于提供一種二極管，其改善了二極管的動 態(tài)參數(shù)(如反向恢復(fù)時(shí)間)，更加適用于開關(guān)電路中功率開關(guān)三極管基極與發(fā)射極間反向 并接二極管的結(jié)構(gòu)，其能提高開關(guān)電路工作的穩(wěn)定性和可靠性。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供一種二極管，其包括P/N型襯底以及形成于 所述P/N型襯底頂表面中心區(qū)域的N+/P+層，所述二極管還包括形成于所述P/N型襯底的 頂表面以及所述N+/P+層頂表面部分區(qū)域的第一 P+/N+層，所述第一 P+/N+層與所述P/N 型襯底和所述N+/P+層分別鄰接；形成于所述第一 P+/N+層以及所述N+/P+層頂表面的氧 化物掩膜；以及形成于所述氧化物掩膜上的引線孔，所述引線孔與所述N+/P+層相對應(yīng)。根據(jù)本實(shí)用新型的二極管，所述P/N型襯底包括與所述N+/P+層連接的P-/N-層 以及位于所述P-N-層底表面的第二 P+/N+層；且所述P/N型襯底通過單晶片襯底擴(kuò)散、單 晶片擴(kuò)散或外延片方式形成。根據(jù)本實(shí)用新型的二極管，所述二極管還包括形成于所述引線孔以及所述氧化 物掩膜頂表面的正面金屬電極以及形成于所述P/N型襯底底表面的背面金屬電極。根據(jù)本實(shí)用新型的二極管，所述N+/P+層通過摻雜以及推結(jié)形成于所述P/N型襯 底頂表面中心區(qū)域，且所述P/N型襯底呈頂表面中心區(qū)域向下延伸的凹槽狀。根據(jù)本實(shí)用新型的二極管，所述二極管為用于功率開關(guān)三極管BE結(jié)間的BE 二極 管。本實(shí)用新型一種二極管包括P/N型襯底，所述P/N型襯底頂表面中心區(qū)域形成N+/ P+層，所述P/N型襯底的頂表面以及N+/P+層頂表面部分區(qū)域形成第一 P+/N+層，且所述第一 P+/N+層與所述P/N型襯底和所述N+/P+層分別鄰接，所述第一 P+/N+層以及N+/P+層 頂表面形成氧化物掩膜；所述氧化物掩膜上形成引線孔，所述引線孔與所述N+/P+層對應(yīng) 設(shè)置。本實(shí)用新型通過在P/N型襯底的頂表面以及N+/P+層頂表面部分區(qū)域形成第一 P+/ N+層，比普通二極管多擴(kuò)散一層P+/N+層，且與P/N型襯底和N+/P+層分別鄰接，形成(P+， P-, N+) 二極管與(P+, P-, P+, N+) 二極管并聯(lián)的結(jié)構(gòu)或者(P+, N-, N+) 二極管與(P+, N+, N-,N+) 二極管并聯(lián)的結(jié)構(gòu)，增大了二極管pn結(jié)的面積，改善了二極管的動態(tài)參數(shù)(如反向 恢復(fù)時(shí)間)，更加適用于開關(guān)電路中功率開關(guān)三極管基極與發(fā)射極間反向并接二極管的結(jié) 構(gòu)，其能提高開關(guān)電路工作的穩(wěn)定性和可靠性。

圖1是功率開關(guān)三極管基極與發(fā)射極間反向并接二極管的結(jié)構(gòu)；圖2是現(xiàn)有二極管的剖面示意圖；圖3是本實(shí)用新型一種實(shí)施例的剖面示意圖；圖4是P型襯底二極管的剖面示意圖；圖5是P型襯底二極管的等效結(jié)構(gòu)圖；圖6是N型襯底二極管的剖面示意圖；圖7是N型襯底二極管的等效結(jié)構(gòu)圖；圖8A是本實(shí)用新型一種實(shí)施例的P/N型襯底的俯視圖；圖8B是本實(shí)用新型一種實(shí)施例的N+/P+層的版圖結(jié)構(gòu)的俯視圖；圖8C是本實(shí)用新型一種實(shí)施例的第一 P+/N+層的版圖結(jié)構(gòu)的俯視圖；圖8D是本實(shí)用新型一種實(shí)施例的引線孔的版圖結(jié)構(gòu)的俯視圖；圖8E是本實(shí)用新型一種實(shí)施例的正面金屬電極的版圖結(jié)構(gòu)的俯視圖；圖9是典型電子鎮(zhèn)流器電路圖；圖IOA是本實(shí)用新型所提供的二極管作為BE 二極管時(shí)，功率開關(guān)三極管的IC及 VCE波形圖；圖IOB是普通結(jié)構(gòu)二極管作為BE 二極管時(shí)，功率開關(guān)三極管的IC及VCE波形圖；圖IOC是反向恢復(fù)時(shí)間較長的1N4007整流二極管(trr 1700ns)作為BE 二極 管時(shí)，功率開關(guān)三極管的IC及VCE波形圖；圖IOD是反向恢復(fù)時(shí)間較短的1N4007整流二極管(trr ^ 1000ns)作為BE 二極 管時(shí)，功率開關(guān)三極管的IC及VCE波形圖；圖11是本實(shí)用新型的二極管制造流程圖；圖12是本實(shí)用新型形成N+/P+層的流程圖；圖13A 圖131示意出了本實(shí)用新型處于各個制造階段中的實(shí)施例。
具體實(shí)施方式
為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，
以下結(jié)合附圖及實(shí)施 例，對本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋 本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。如圖3所示，本實(shí)用新型一種二極管100，用于開關(guān)電路中功率開關(guān)三極管基極與發(fā)射極間的BE 二極管。其包括P/N型襯底10 (即P型襯底或N型襯底)、N+/P+層20 (即 N+層或P+層)、第一 P+/N+層30 (即第一 P+層或第一 N+層)、氧化物掩膜40、正面金屬電 極50以及背面金屬電極60，正面金屬電極50以及背面金屬電極60分別與引線連接。P/N 型襯底10可以通過單晶片襯底擴(kuò)散、單晶片擴(kuò)散或外延片方式形成。N+/P+層20通過摻雜以及推結(jié)形成于P/N型襯底10頂表面中心區(qū)域，且P/N型襯 底10呈頂表面中心區(qū)域向下延伸的凹槽狀。第一 P+/N+層30形成于P/N型襯底10的頂表面以及N+/P+層20頂表面部分區(qū) 域，第一 P+/N+層30與P/N型襯底10和N+/P+層20分別鄰接。第一 P+/N+層30以及N+/P+層20頂表面形成氧化物掩膜40。優(yōu)選的是，氧化物 掩膜40為Si02。引線孔形成于氧化物掩膜40上，引線孔與N+/P+層20相對應(yīng)。正面金屬電極50形成于引線孔以及氧化物掩膜40頂表面，正面金屬電極50通過 在氧化物掩膜40及引線孔上進(jìn)行金屬化以及金屬化光刻而形成，與N+/P+層20連接；背面 金屬電極60形成于P/N型襯底10的底表面。P/N型襯底10包括與N+/P+層20連接的P-/N-層11以及位于P_N_層11底表面 的第二 P+/N+層12 ；且P/N型襯底10可以通過單晶片襯底擴(kuò)散、單晶片擴(kuò)散或外延片方式 形成。第二 P+/N+層12是為與背面金屬電極60形成良好歐姆接觸而形成的高摻雜區(qū)。本實(shí)用新型所提供的二極管100可以采用P型襯底或者N型襯底，為使二極管100 能夠更加詳細(xì)清楚，圖4和圖6示意出了兩種不同襯底的二極管100的剖面圖。在如圖4所示的實(shí)施例中，二極管100的襯底為P型半導(dǎo)體，則P型襯底10包括 P-層11以及位于P-層11底表面的第二 P+層12 ；在P型襯底10頂表面中心區(qū)域形成N+ 層20 ；在P型襯底10的頂表面以及N+層20頂表面部分區(qū)域形成第一 P+層30，第一 P+層 30與P型襯底10和N+層20分別鄰接。如圖5所示，二極管100的等效結(jié)構(gòu)為(P+，P-, N+) 二極管與(P+，P-，P+，N+) 二極管并聯(lián)。此時(shí)，正面金屬電極50的極性為負(fù)；背面金屬 電極60的極性為正。在如圖6所示的實(shí)施例中，二極管100的襯底為N型半導(dǎo)體，則N型襯底10包括 N-層11以及位于N-層11底表面的第二 N+層12 ；在N型襯底10頂表面中心區(qū)域形成P+ 層20 ；在N型襯底10的頂表面以及P+層20頂表面部分區(qū)域形成第一 N+層30，第一 N+層 30與N型襯底10和P+層20分別鄰接。如圖7所示，則二極管100的等效結(jié)構(gòu)為(P+，N_， N+) 二極管與(P+，N+，N-，N+) 二極管并聯(lián)。此時(shí)，正面金屬電極50的極性為正；背面金屬 電極60的極性為負(fù)。本實(shí)用新型所提供的二極管100的主要特點(diǎn)是比普通二極管增加一次P+/N+層摻 雜擴(kuò)散，并且通過特殊的版圖設(shè)計(jì)，使得第一 P+/N+層30與P/N型襯底10連接在一起，其 剖面示意圖如圖3所示，其典型的版圖設(shè)計(jì)如圖8A 圖8E所示。圖8A是本實(shí)用新型一種 實(shí)施例的P/N型襯底的俯視圖，背面金屬電極60的俯視圖與P/N型襯底10相同；圖8B是 本實(shí)用新型一種實(shí)施例的N+/P+層的版圖結(jié)構(gòu)的俯視圖，且圖8B中的陰影部分為N+/P+層 20 ；圖8C是本實(shí)用新型一種實(shí)施例的第一 P+/N+層的版圖結(jié)構(gòu)的俯視圖，且圖8C中陰影部 分為第一 P+/N+層30 ；圖8D是本實(shí)用新型一種實(shí)施例的引線孔的版圖結(jié)構(gòu)的俯視圖，且圖 8D中陰影部分為引線孔；圖8E是本實(shí)用新型一種實(shí)施例的正面金屬電極的版圖結(jié)構(gòu)的俯
5視圖，且圖8E中空白部分為正面金屬電極區(qū)域。顯而易見，本實(shí)用新型的版圖結(jié)構(gòu)并不僅 僅限于圖8A 圖8E所示的結(jié)構(gòu)，也可以是其他能使得第一 P+/N+層30與P/N型襯底10 以及N+/P+層20分別連接在一起的變形或設(shè)計(jì)。本實(shí)用新型所提供的二極管100比普通二極管增加一次P+/N+層摻雜擴(kuò)散，增大 了二極管pn結(jié)的面積，從而改善了二極管的動態(tài)參數(shù)，例如二極管反向恢復(fù)時(shí)間。采用本 實(shí)用新型提供二極管100與普通結(jié)構(gòu)二極管以及1N4007整流二極管反向恢復(fù)時(shí)間對比如 表1所示。表 權(quán)利要求一種二極管，其包括P/N型襯底以及形成于所述P/N型襯底頂表面中心區(qū)域的N+/P+層，其特征在于，所述二極管還包括形成于所述P/N型襯底的頂表面以及所述N+/P+層頂表面部分區(qū)域的第一P+/N+層，所述第一P+/N+層與所述P/N型襯底和所述N+/P+層分別鄰接；形成于所述第一P+/N+層以及所述N+/P+層頂表面的氧化物掩膜；以及形成于所述氧化物掩膜上的引線孔，所述引線孔與所述N+/P+層相對應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二極管，其特征在于，所述P/N型襯底包括與所述N+/P+層連 接的P-/N-層以及位于所述P-N-層底表面的第二 P+/N+層；且所述P/N型襯底通過單晶片 襯底擴(kuò)散、單晶片擴(kuò)散或外延片方式形成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二極管，其特征在于，所述二極管還包括形成于所述引線孔 以及所述氧化物掩膜頂表面的正面金屬電極以及形成于所述P/N型襯底底表面的背面金 屬電極。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二極管，其特征在于，所述N+/P+層通過摻雜以及推結(jié)形成于 所述P/N型襯底頂表面中心區(qū)域，且所述P/N型襯底呈頂表面中心區(qū)域向下延伸的凹槽狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二極管，其特征在于，所述二極管為用于功率開關(guān)三極管BE 結(jié)間的BE 二極管。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種二極管，其包括P/N型襯底；形成于P/N型襯底頂表面中心區(qū)域的N+/P+層；形成于P/N型襯底的頂表面以及N+/P+層頂表面部分區(qū)域的第一P+/N+層，第一P+/N+層與P/N型襯底和N+/P+層分別鄰接；形成于第一P+/N+層以及N+/P+層頂表面的氧化物掩膜；形成于氧化物掩膜上的引線孔；形成于引線孔以及氧化物掩膜頂表面的正面金屬電極以及形成于所述P/N型襯底底表面的背面金屬電極。借此，本實(shí)用新型改善了二極管的動態(tài)參數(shù)(如反向恢復(fù)時(shí)間)，更加適用于開關(guān)電路中功率開關(guān)三極管BE極之間反向并接二極管的結(jié)構(gòu)，其能提高開關(guān)電路工作的穩(wěn)定性和可靠性。
文檔編號H01L29/78GK201749853SQ201020236519
公開日2011年2月16日 申請日期2010年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月24日
發(fā)明者李建球, 楊曉智, 邵士成, 陳永晚 申請人:深圳市鵬微科技有限公司