[发明专利]一种抗电浪涌低压保护硅二极管及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种抗电浪涌低压保护硅二极管及其制备方法。

背景技术

半导体技术和信息产业的快速发展，集成电路和精密仪器电路元器件越来越趋低压化，担当保护集成电路及电子线路的安全和有效抗雷击、静电放电损害作用的电子稳压、瞬间过压抑制硅二极管的需求量与日俱增，特别是保护电压范围低于10伏之高稳定可靠的抗电浪涌低压保护硅二极管，现有国内产品尚不能完全满足需求。本发明的实施可以提供一种高可靠、品质优良的抗电浪涌低压硅保护新器件。

这种抗电浪涌低压保护硅二极管主要用于保护具有功率电感的集成电路。例如反激转换器中变压器的电感在电压转换过程中会产生瞬态峰值电压，为了保护整个电路，需要对这个电压进行钳位限制。传统电路中常采用RC阻尼回路和RCD阻尼回路来进行钳位限制，同时设计者也采用单个稳压二极管来保护电路。RC阻尼回路和RCD阻尼回路性能比较稳定，通过电容和电阻的阻尼回路来消除电感产生的电势震荡，通过二极管来吸收电感的自感电动势。但是阻尼回路法通常要用到一个电阻、一个电容和一个二级管，这样为实现一种功能，电路板上需要安装多个元器件，势必降低安全可靠性。使用单个稳压二极管抑制瞬间过压、电路安全抗电浪涌是新的发展方向。

本发明的特征是在低阻P型硅单晶抛光片上分先后两次扩散入N+型半导体杂质磷, 第一次得到内N+层、第二次得到外N+层,此外，在内、外两个N+层之间,通过N-型外延生长,锲入一个N-硅外延层,获得纵向为PN+N-N+的硅二极管结构。N-硅外延层的作用是作为一道屏障，防止在其后的电极金属合金时融通内N+层而发生PN结失效。其中由内N+层组成的N+P部分为硅单边突变PN结的核心，外N+层的功能是使硅芯片与金属电极之间形成良好欧姆接触。内、外N+层的磷杂质表面浓度为10²¹/cm³。

表1、表2、表3（图4、图5、图6）所示的模拟结果表示了P型硅单晶的电阻率Res与硅二极管保护电压Vbr之间的关系。

表1

本征Res本征浓度掺杂结深NsRSVbr0.01ohm.cm7.98e187.6μm0.73e210.638.3V

表2