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1、(10)申请公布号 CN 102412268 A (43)申请公布日 2012.04.11 C N 1 0 2 4 1 2 2 6 8 A *CN102412268A* (21)申请号 201110400106.7 (22)申请日 2011.12.06 H01L 29/06(2006.01) H01L 29/36(2006.01) H01L 29/861(2006.01) H01L 21/329(2006.01) (71)申请人绍兴旭昌科技企业有限公司 地址 312000 浙江省绍兴市绍兴经济开发区 东山路龙山科技园 (72)发明人邓爱民 吴金姿 徐泓 保爱林 (74)专利代理机构浙江杭州金通。
2、专利事务所有 限公司 33100 代理人徐关寿 (54) 发明名称 平面型单向触发二极管芯片及其制造方法 (57) 摘要 本发明公开一种平面型单向触发二极管芯片 及其制造方法。它包括硅基片，在硅基片的抛光面 上设有第一PN结以及第一扩散层，在第一扩散层 上设有第二PN结以及第二扩散层，该芯片在厚度 方向形成了浓度渐变的三层结构，分别为浓度最 低的硅基片，浓度高于硅基片的第一扩散层，浓度 高于第一扩散层的第二扩散层，在第一PN结和第 二PN结暴露于硅基片的抛光表面上覆盖有钝化 层，在第二扩散层的上表面以及硅基片背面沉积 金属导电层。本发明具有制程工艺简单、可靠性 高、可替换应用于节能灯半桥逆变器。
3、启动电路中 双向触发二极管等特点。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 2 页 CN 102412280 A 1/1页 2 1.一种平面型单向触发二极管芯片，包括硅基片（1），其特征在于：在硅基片（1）的抛 光面上设有第一PN结（2）以及第一扩散层（3），在第一扩散层（3）上设有第二PN结（4）以 及第二扩散层（5），且第一PN结（2）以及第二PN结（4）均为曲面结，该芯片在厚度方向形 成了浓度渐变的三层结构，分别为浓度最低的硅基片（1），其浓度（C1）为9.5E155E16，浓 度高于硅基片（1）的第一。
4、扩散层（3），其最高浓度（C2）为1.5E178E17，浓度高于第一扩 散层（3）的第二扩散层（5），其最高浓度（C3）为1E202E21，第一PN结（2）与第二PN结 （4）之间的距离（6）为0.510微米，在第一PN结（2）和第二PN结（4）暴露于硅基片（1） 的抛光表面（7）上覆盖有钝化层（8），在第二扩散层（5）的上表面以及硅基片（1）背面沉积 金属导电层（9）。 2.根据权利要求1所述的平面型单向触发二极管芯片，其特征在于：钝化层（8）可以是 热生长氧化硅、用LPCVD方法沉积的氧化硅、热生长氧化硅与用LPCVD方法沉积的氮化硅的 复合钝化层、用LPCVD方法沉积的氧化硅和氮化硅的复。
5、合钝化层。 3.一种制造平面型单向触发二极管芯片的方法，其制造方法为： a.在硅基片（1）抛光面上经10501200下湿氧氧化0.52小时生长作为掩蔽层 的氧化硅膜，光刻形成一次扩散窗口， b.将一次光刻好的硅基片（1）置于8001050下预沉积30200分钟，使其表面 沉积浓度高于硅基片（1）的浓度（C1）且导电类型与之相反的杂质，形成第一PN结（2）以及 第一扩散层（3）， c.将已形成第一PN结（2）以及第一扩散层（3）的硅基片（1）置于11001200的有 氧环境下再分布扩散25小时，使第一扩散层（3）的最高浓度（C2）达1.5E178E17，与 此同时沉积作为二次扩散的掩蔽层，并进行。
6、二次光刻形成二次扩散窗口， d.将二次光刻好的硅基片（1）置于8001100下预沉积2080分钟，使其表面沉 积浓度高于第一扩散层（3）的最高浓度（C2）且与之导电类型相反的杂质，形成第二PN结 （4）以及第二扩散层（5）， e.将已形成第二PN结（4）以及第二扩散层（5）的硅基片（1）置于8001000的有 氧环境下再分布扩散3090分钟，使第一PN结（2）与第二PN结（4）之间的距离（6）为 0.510微米，第二扩散层（5）的最高浓度（C3）达1E202E21， f.在两个PN结暴露于硅基片（1）的抛光表面（7）上沉积钝化层（8）,对暴露于硅基片 （1）表面的第一PN结（2）和第二PN结（。
7、4）实施覆盖， g.在第二扩散层（5）的上表面以及硅基片（1）背面沉积金属导电层（9），完成金属化。 4. 根据权利要求3所述的制造平面型单向触发二极管芯片的方法，其特征在于：所述 的硅基片（1）为化学抛光片或机械抛光片。 5.根据权利要求3所述的制造平面型单向触发二极管芯片的方法，其特征在于：所述 的扩散方式为掩蔽扩散。 权 利 要 求 书CN 102412268 A CN 102412280 A 1/3页 3 平面型单向触发二极管芯片及其制造方法 技术领域 0001 本发明涉及一种半导体器件，特别是一种平面型单向触发二极管芯片及其制造方 法。 背景技术 0002 双向触发二极管是一种双向器。
8、件，在、象限具有对称的负阻特性，广泛应用于 节能灯的半桥振荡器中。传统的双向触发二极管芯片是由杂质对硅片的双向扩散形成两个 异型串联的且对称的PN结所构成，经双面腐蚀形成台面。这种工艺对硅片的厚度要求严 格，其厚度必须小于150m，因特性需要，两PN结间距很窄（约40m），在双台面蚀刻过程 中制程损耗较高，给生产带来极大的困难。 0003 实际上在节能灯启动电路中只用到单结触发特性。而对另一方向只需有一击穿电 压低得多的反向阻断特性即可。这一应用条件提醒我们完成同样的触发功能未必需要、 象限的对称电特性。因此，本发明公开了一种平面型单向触发二极管芯片及其制造方法。 不同于双向触发二极管芯片，平。
9、面型单向触发二极管是由两个不对称的PN结组成，其在第 象限中的电特性与双向触发二极管完全相同，而在第象限则为三极管的发射结特性。 发明内容 0004 本发明的目的是提供一种制程工艺简单、可靠性高、可替换应用于节能灯半桥逆 变器启动电路中双向触发二极管的平面型单向触发二极管芯片及其制造方法。 0005 为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：平面型单向触发二极管芯 片，包括硅基片，在硅基片的抛光面上设有第一PN结以及第一扩散层，在第一扩散层上设 有第二PN结以及第二扩散层，且第一PN结以及第二PN结均为曲面结，该芯片在厚度方向 形成了浓度渐变的三层结构，分别为浓度最低的硅基片，其浓度C1。
10、为9.5E155E16，浓度 高于硅基片的第一扩散层，其最高浓度C2为1.5E178E17，浓度高于第一扩散层的第二 扩散层，其最高浓度C3为1E202E21，第一PN结与第二PN结之间的距离为0.510微 米，在第一PN结和第二PN结暴露于硅基片的抛光表面上覆盖有钝化层，在第二扩散层的上 表面以及硅基片背面沉积金属导电层。 0006 所述的平面型单向触发二极管芯片，其钝化层可以是热生长氧化硅、用LPCVD方 法沉积的氧化硅、热生长氧化硅与用LPCVD方法沉积的氮化硅的复合钝化层、用LPCVD方法 沉积的氧化硅和氮化硅的复合钝化层。 0007 一种制造平面型单向触发二极管芯片的方法为： a.在。
11、硅基片抛光面上经1050 1200下湿氧氧化0.52小时生长作为掩蔽层的氧化硅膜，光刻形成一次扩散窗口，b.将 一次光刻好的硅基片置于8001050下预沉积30200分钟，使其表面沉积浓度高于硅 基片的浓度C1且导电类型与之相反的杂质，形成第一PN结以及第一扩散层，c.将已形成 第一PN结以及第一扩散层的硅基片置于11001200的有氧环境下再分布扩散25小 时，使第一扩散层的最高浓度C2达1.5E178E17，与此同时沉积作为二次扩散的掩蔽层， 说 明 书CN 102412268 A CN 102412280 A 2/3页 4 并进行二次光刻形成二次扩散窗口，d.将二次光刻好的硅基片置于80。
12、01100下预沉积 2080分钟，使其表面沉积浓度高于第一扩散层的最高浓度C2且与之导电类型相反的杂 质，形成第二PN结以及第二扩散层，e.将已形成第二PN结以及第二扩散层的硅基片置于 8001000的有氧环境下再分布扩散3090分钟，使第一PN结与第二PN结之间的距 离为0.510微米，第二扩散层的最高浓度C3达1E202E21。f.在两个PN结暴露于硅 基片的抛光表面上沉积钝化层,对暴露于硅基片表面的第一PN结和第二PN结实施覆盖， g.在第二扩散层的上表面以及硅基片背面沉积金属导电层，完成金属化。 0008 所述的制造平面型单向触发二极管芯片的方法，其硅基片为化学抛光片或机械抛 光片。 。
13、0009 所述的制造平面型单向触发二极管芯片的方法，其扩散方式为掩蔽扩散。 0010 本发明由于采用了上述技术方案，与现有器件和技术相比具有以下优点：（一）解 决了对硅片厚度要求严格且制程损耗大的问题：对于双向触发二极管芯片，为满足双结特 性，硅片厚度必须小于150微米，经双面腐蚀形成双台面后硅片腐蚀槽间距更窄，制程损耗 大且操作困难。对于本发明只需通过调节两个PN结的间距以及扩散层的浓度使第一PN结 满足所需特性，对硅片厚度无任何要求，便于操作；（二）解决了双台面型双向触发二极管芯 片无法自动中测的问题：对于双台面型双向触发二极管芯片，在进行中测时需分两面分别 测试，因此无法实现晶圆的全自动。
14、探针测试。对于本发明只需测试第一PN结的电性参数即 可，节省了一半的测试时间，可实现晶圆全自动中测；（三）可实现全自动作业：双台面型双 向触发二极管芯片测试时分面进行测试、打点，当机械手取料时，位于晶粒背面的打点图形 无法被机器识别，因此双台面型双向触发二极管无法实现全自动作业。对于本发明由于只 需测试其中一面电性，测试、打点均可在一面完成，因此可以实现全自动作业；（四）平面型 单向触发二极管芯片由于其两个异型串联的PN结可制作于硅基片的同一面因而可采用平 面工艺制造，单面光刻以及单面扩散，避免了双面制作工艺的麻烦，省去了台面腐蚀以及腐 蚀槽玻璃钝化等工艺。 附图说明 0011 图1是现有双向。
15、触发二极管特性曲线示意图。 0012 图2是本发明平面型单向触发二极管特性曲线示意图。 0013 图3是本发明NP + N + 型平面型单向触发二极管芯片结构示意图。 0014 图4是本发明平面型单向触发二极管芯片浓度分布图。 具体实施方式 0015 下面结合附图对本发明的实施例作进一步详细的描述。 0016 实施例1：如图3、图4所示，平面型单向触发二极管芯片，包括硅基片1，在硅基片 1的抛光面上设有第一PN结2以及第一扩散层3，在第一扩散层3上设有第二PN结4以及 第二扩散层5，且第一PN结2以及第二PN结4均为曲面结，该芯片在厚度方向形成了浓度 渐变的三层结构，分别为浓度最低的硅基片1，。
16、其浓度C1为9.5E155E16，浓度高于硅基 片1的第一扩散层3，其最高浓度C2为1.5E178E17，浓度高于第一扩散层3的第二扩散 层5，其最高浓度C3为1E202E21，第一PN结2与第二PN结4之间的距离6为0.510 说 明 书CN 102412268 A CN 102412280 A 3/3页 5 微米，在第一PN结2和第二PN结4暴露于硅基片1的抛光表面7上覆盖有钝化层8，在第 二扩散层5的上表面以及硅基片1背面沉积金属导电层9，钝化层8可以是热生长氧化硅、 用LPCVD方法沉积的氧化硅、热生长氧化硅与用LPCVD方法沉积的氮化硅的复合钝化层、用 LPCVD方法沉积的氧化硅和氮。
17、化硅的复合钝化层。 0017 实施例2：如图4所示，选取浓度C1为3.7E16的N型硅基片1,在硅基片1的化 学抛光面上经1150摄氏度下湿氧氧化1小时沉积作为掩蔽层的氧化硅膜并光刻形成一次 扩散窗口，将一次光刻好的硅基片1置于875摄氏度下预沉积浓度高于硅基片1的P型杂 质50分钟，形成第一PN结2以及第一扩散层3；并在1100摄氏度的有氧气氛中再分布3小 时，使第一扩散层3最高浓度C2达2.5E+17；与此同时沉积作为二次扩散的掩蔽层，并进行 二次光刻形成二次扩散窗口；然后在970摄氏度下预沉积浓度高于第一扩散层3的最高浓 度C2的N型杂质25分钟，形成第二PN结4以及第二扩散层5；形成第。
18、二PN结4以及第二 扩散层5的硅基片置于850摄氏度下的有氧环境中再分布80分钟，使第一PN结与第二PN 间距6为1.5微米，第二扩散层5的最高浓度C3达2E20；在两个PN结暴露于硅基片的抛 光表面7上沉积作为钝化层的氧化硅膜8，对暴露于硅基片抛光表面7上的第一PN结2和 第二PN结4实施覆盖；采用化学镀镍在第二扩散层5的上表面以及硅基片1的背面沉积镍 层9，并于420摄氏度下合金30分钟，完成金属化。 0018 实施例3：如图4所示，选取浓度C1为3.7E16的N型硅基片1,在硅基片1的机 械抛光面上经1100摄氏度下湿氧氧化1.5小时沉积作为掩蔽层的氧化硅膜并光刻形成一 次扩散窗口，将一。
19、次光刻好的硅基片1置于1000摄氏度下预沉积浓度高于硅基片1的P型 杂质150分钟，形成第一PN结2以及第一扩散层3；并在1150摄氏度的有氧气氛中再分布 5小时，使第一扩散层3最高浓度C2达8.0E+17；与此同时沉积作为二次扩散的掩蔽层，并 进行二次光刻形成二次扩散窗口；然后在850摄氏度下预沉积浓度高于第一扩散层3的最 高浓度C2的N型杂质30分钟，形成第二PN结4以及第二扩散层5；并在950摄氏度下的 有氧环境中再分布45分钟，使第一PN结与第二PN间距6为6.5微米，第二扩散层5的最 高浓度C3达4E20；在两个PN结暴露于硅基片的抛光表面7上沉积作为钝化层的氧化硅膜 8，对暴露于硅。
20、基片抛光表面7上的第一PN结2和第二PN结4实施覆盖；采用化学镀镍在 第二扩散层5的上表面以及硅基片1的背面沉积镍层9，并于420摄氏度下合金30分钟，完 成金属化。 0019 以上对本发明作了详细说明，不能认为本发明的保护范围仅局限于上述实施方 式。如果与本发明权利要求的技术方案没有产生本质上的区别，对上述实施方式的推演或 替换仍然被视为在本发明的保护范围之内。 说 明 书CN 102412268 A CN 102412280 A 1/2页 6 图1 图2 说 明 书 附 图CN 102412268 A CN 102412280 A 2/2页 7 图3 图4 说 明 书 附 图CN 102412268 A 。