一种齐纳二极管及齐纳二极管制作方法与流程

1.本技术涉及半导体器件技术领域，具体而言，涉及一种齐纳二极管及齐纳二极管制作方法。


背景技术：

2.齐纳二极管又叫稳压二极管，它是一种直到临界反向击穿电压前都具有很高电阻的半导体器件。当反向电压达到临界值时，反向电流骤然增大，称为击穿，在这一临界击穿电压之上，反向电阻会骤然降至到很小。尽管电流在很大的范围变化，而齐纳二极管两端的电压基本上稳定在该击穿电压附近，从而实现稳压功能。近几年来，随着电子制造业的蓬勃发展，齐纳二极管在汽车电子、电机控制、充电桩、焊机、空调等器件中有着广泛的应用。
3.通常齐纳二极管在反向击穿时，反向的漏电比较大，而在未达到稳压值之前，齐纳二极管就会达到很高的漏电，这局限了齐纳二极管在一些较高要求的设计电路中的使用。


技术实现要素：

4.为了克服上述技术背景中所提及的技术问题，本技术实施例提供一种齐纳二极管及齐纳二极管制作方法。
5.本技术的第一方面，提供一种齐纳二极管，所述齐纳二极管包括衬底、位于衬底一侧的所述齐纳二极管包括衬底、位于衬底一侧的掺杂区；
6.所述掺杂区包括环形掺杂区及位于所述环形掺杂区的中心区域的中心掺杂区；
7.所述环形掺杂区包括第一环形掺杂区及第二环形掺杂区，其中，第一环形掺杂区位于所述中心掺杂区的外周，所述第二环形掺杂区位于所述第一环形掺杂区的外周；
8.所述第一环形掺杂区的掺杂深度大于所述中心掺杂区的掺杂深度以及所述第二环形掺杂区的掺杂深度；
9.所述环形掺杂区的环形宽度大于所述中心掺杂区的直径。
10.在上述结构中，第一环形掺杂区的掺杂深度大于中心掺杂区的掺杂深度以及第二环形掺杂区的掺杂深度，第一环形掺杂区的环形宽度大于中心掺杂区的直径。如此设置，在齐纳二极管两端施加反向击穿电压时，可以分两次击穿，首先由中心掺杂区所对应的位置先击穿，然后整个环形掺杂区所对应的位置击穿，由于中心掺杂区的直径较小产生的漏电流较小，可以改善产品的击穿特性。
11.在本技术的一种可能实施例中，所述环形掺杂区为一环形宽度固定的环形掺杂区。
12.在本技术的一种可能实施例中，所述齐纳二极管还包括截止环，所述截止环与所述环形掺杂区位于所述衬底的同一侧，且位于所述环形掺杂区的外周，所述截止环与所述环形掺杂区不接触。
13.在本技术的一种可能实施例中，所述环形掺杂区的环形宽度的范围为 75～100um，所述中心掺杂区长度的范围为35～60um。
14.在本技术的一种可能实施例中，所述环形掺杂区的环形宽度为85um，所述中心掺杂区的直径为50um。
15.在本技术的一种可能实施例中，所述衬底为重掺杂的n型衬底，所述环形掺杂区及所述中心掺杂区为p型掺杂区；或，
16.所述衬底为重掺杂的p型衬底，所述环形掺杂区及所述中心掺杂区为n型掺杂区。
17.本技术的第二方面，提供一种齐纳二极管制作方法，所述方法包括：
18.提供一衬底；
19.在所述衬底的一侧形成环形掺杂区窗口，通过所述环形掺杂窗口对所述衬底进行第一次掺杂；
20.在所述衬底的同一侧形成有源区窗口，通过所述有源区窗口对所述衬底进行第二次掺杂，其中，所述有源区窗口为一圆形，所述有源区窗口的圆心与所述环形掺杂窗口的圆心重合，所述有源区窗口的半径小于所述环形掺杂窗口的外圆周的半径，在所述有源区窗口对应的所述衬底中，掺杂两次的区域的环形宽度大于掺杂一次的区域的直径。
21.在本技术的一种可能实施例中，所述提供一衬底的步骤，还包括：
22.对所述衬底进行重掺杂，得到掺杂后的衬底。
23.在本技术的一种可能实施例中，所述在所述衬底的一侧形成环形掺杂窗口，通过所述环形掺杂窗口对所述衬底进行掺杂的步骤，包括：
24.在所述衬底的一侧形成光刻胶层；
25.通过刻蚀所述光刻胶层，在所述光刻胶层上形成环形掺杂窗口；
26.采用离子注入和/或离子扩散的方式通过所述环形掺杂窗口对所述衬底进行掺杂。
27.在本技术的一种可能实施例中，所述在所述衬底的同一侧形成有源区窗口，通过所述有源区窗口对所述衬底进行第二次掺杂的步骤，包括：
28.在所述衬底的同一侧形成光刻胶层；
29.通过刻蚀所述光刻胶层，在所述光刻胶层上形成有源区窗口；
30.采用离子注入和/或离子扩散的方式通过所述有源区窗口对所述衬底进行掺杂。
31.相对于现有技术，本技术实施例提供的齐纳二极管及齐纳二极管制作方法，第一环形掺杂区的掺杂深度大于中心掺杂区的掺杂深度以及第二环形掺杂区的掺杂深度，第一环形掺杂区的环形宽度大于中心掺杂区的直径。如此设置，在齐纳二极管两端施加反向击穿电压时，可以分两次击穿，首先由中心掺杂区所对应的位置先击穿，然后整个环形掺杂区所对应的位置击穿，由于中心掺杂区的直径较小产生的漏电流较小，可以改善产品的击穿特性。
附图说明
32.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
33.图1示例了本技术实施例提供的齐纳二极管的俯视图；
34.图2示例了本技术实施例提供的齐纳二极管的可能结构示意图；
35.图3示例了本技术实施例提供的齐纳二极管与现有齐纳二极管的阻抗对比图；
36.图4示例了本技术实施例提供的齐纳二极管与现有齐纳二极管的反向漏电比对图；
37.图5示例了本技术实施例提供的齐纳二极管与现有齐纳二极管的击穿特性曲线比对图；
38.图6示例了本技术实施例提供的齐纳二极管制作方法的流程示意图；
39.图7示例了图6所示制作方法的制程工艺图。
40.主要标号：
41.10-衬底；20-掺杂区；201-第一环形掺杂区；202-第二环形掺杂区；203-中心掺杂区；30-截止环；40-环形掺杂区窗口；50-有源区窗口。
具体实施方式
42.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
43.因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
44.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
45.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
46.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术的实施例中的不同特征之间可以相互结合。
47.为了解决背景技术中提及的技术问题。发明人创新性的设计以下技术方案，下面将结合附图对本技术的具体实现方案进行详细说明。
48.请参照图1，图1示出了本技术实施例提供的齐纳二极管1的可能结构示意图之一，齐纳二极管1可以包括衬底10及掺杂区20，掺杂区20可以包括由第一环形掺杂区201及第二环形掺杂区202组成的环形掺杂区和中心掺杂区203，其中，中心掺杂区203位于环形掺杂区的中心区域，即中心掺杂区203位于环形掺杂区的环形中央。第一环形掺杂区位于中心掺杂区203的外周，第二环形掺杂区202位于第一环形掺杂区的外周，如第一环形掺杂区的内圆周与中心掺杂区203的外圆周重合，第二环形掺杂区202的内圆周与第一环形掺杂区的外圆周重合。
49.在本技术实施例中，第一环形掺杂区的掺杂深度大于中心掺杂区203的掺杂深度
以及第二环形掺杂区202的掺杂深度，具体地，可以通过掺杂时的扩散时间或扩散浓度控制第一环形掺杂区201、第二环形掺杂区202及中心掺杂区 203的掺杂深度，以形成不同结深的梯度结。比如，在本技术实施例中，第一环形掺杂区可以通过两次掺杂形成，第二环形掺杂区202及中心掺杂区203可以通过一次掺杂形成。环形掺杂区的环形宽度d1大于中心掺杂区的直径d2，其中，环形宽度d1为环形掺杂区的外周圆半径与内周圆半径之差，中心掺杂区203为圆形，中心掺杂区203的直径d2为中心掺杂区203的直径。
50.现有技术中的齐纳二极管的环形掺杂区的环形宽度小于中心掺杂区的直径，在齐纳二极管两端施加反向击穿电压时，齐纳二极管只会在中心掺杂区所对应的位置一次击穿且漏电较大，反观本技术提供的齐纳二极管，第一环形掺杂区的201的掺杂深度大于中心掺杂区203的掺杂深度以及第二环形掺杂区202 的掺杂深度，且环形掺杂区的环形宽度大于中心掺杂区203的直径。如此设置，在齐纳二极管1两端施加反向击穿电压时，可以分两次击穿，首先中心掺杂区 203所对应的位置先击穿，然后整个环形掺杂区所对应的位置击穿，由于中心掺杂区203的直径较小产生的漏电流较小，可以改善产品的击穿特性。
51.在本技术实施例中，环形掺杂区可以为一环形宽度d1固定的环形掺杂区，即环形掺杂区中的外周圆与内周圆为同心圆。如此设置可以使得在后续反向击穿时，环形掺杂区对应的位置能够同时击穿。
52.进一步地，在本技术实施例中，齐纳二极管1还可以包括截止环30，截止环30与环形掺杂区20位于衬底10的同一侧，且位于环形掺杂区20的外周，截止环30与环形掺杂区20不接触，设置截止环30可以阻止齐纳二极管1的漏电。
53.进一步地，在本技术实施例中，环形掺杂区的环形宽度的范围可以为 75～100um，中心掺杂区203的长度的范围可以为35～60um。进一步地，环形掺杂区的环形宽度为85um，所述中心掺杂区的直径为50um。
54.下面结合现有技术中的齐纳二极管与本技术提供的齐纳二极管的实验数据进行说明。例如，以现有技术中的齐纳二极管中环形掺杂区的环形宽度为10um，中心掺杂区203的长度为200um为例；本技术实施例中的齐纳二极管中环形掺杂区的环形宽度为50um，中心掺杂区203的长度为85um为例。
55.请参照图3，在漏电流iz相同的情况下，本技术提供的齐纳二极管的阻抗值小于现有技术中齐纳二极管的阻抗值。
56.请参照图4，在维持在相同击穿电压的情况下，本技术提供的齐纳二极管的漏电流也远小于现有技术中齐纳二极管的漏电流。
57.请参照图5，其中横坐标表示施加的反向电压，纵坐标表示漏电流，本技术提供的齐纳二极管在击穿时，其漏电流有一个平稳增加的过程，而现有技术中的齐纳二极管在击穿时，其漏电流直接迅速增大，相对于现有技术中的齐纳二极管，本技术实施例提供的齐纳二极管可以改善击穿特性。
58.请参照图6及图7，图6示出了本技术实施例提供的齐纳二极管的制作方法流程示意图，图7示出了图6对应的工艺制程图。下面结合图6及图7对齐纳二极管的制作方法进行描述。
59.步骤s101，提供一衬底10。
60.步骤s102，在衬底的一侧形成环形掺杂窗口40，通过环形掺杂窗口40对衬底进行
第一掺杂。
61.步骤s103，在衬底的同一侧形成有源区窗口50，通过有源区窗口50对衬底10进行第二次掺杂。其中，有源区窗口50为一圆形，有源区窗口50的圆心与环形掺杂窗口的圆心重合，有源区窗口50的半径小于环形掺杂窗口的外圆周的半径，在有源区窗口50对应的衬底10中，掺杂两次的区域的环形宽度大于掺杂一次的区域的直径。
62.在本技术实施例中，在步骤s101中，对提供的衬底10进行重掺杂，得到掺杂后的衬底10。
63.进一步地，在本技术实施例中，步骤s102可以通过以下方式实现。
64.首先，在衬底10的一侧形成光刻胶层；
65.接着，通过刻蚀光刻胶层，在光刻胶层上形成环形掺杂窗口40；
66.最后，采用离子注入和/或离子扩散的方式通过环形掺杂窗口40对衬底10 进行掺杂。
67.进一步地，在本技术实施例中，步骤s103可以通过以下方式实现。
68.首先，在衬底10的同一侧形成光刻胶层；
69.接着，通过刻蚀所述光刻胶层，在所述光刻胶层上形成有源区窗口50；
70.最后，采用离子注入和/或离子扩散的方式通过所述有源区窗口50对所述衬底10进行掺杂。
71.通过上述方式，可以确保工艺控制稳定并使得制作的齐纳二极管具有良好的可靠性。
72.综上所述，本技术实施例提供的齐纳二极管及齐纳二极管制作方法，第一环形掺杂区的掺杂深度大于中心掺杂区的掺杂深度以及第二环形掺杂区的掺杂深度，第一环形掺杂区的环形宽度大于中心掺杂区的直径。如此设置，在齐纳二极管两端施加反向击穿电压时，可以分两次击穿，首先由中心掺杂区所对应的位置先击穿，然后整个环形掺杂区所对应的位置击穿，由于中心掺杂区的直径较小产生的漏电流较小，可以改善产品的击穿特性。
73.以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。