一种不对称双向二极管及制备方法与流程

本发明涉及半导体，尤其涉及一种不对称双向二极管及制备方法。

背景技术：

1、 “不对称”波形是一种具有周期性和非对称性的信号，具有一半周期已经接近0db，而另一半周期却还有大量空间的特点，其在两个相邻的半周期中波峰与波谷值差异较大，在通讯系统、电力电子等领域，不对称波形可以用于交流变直流或者直流变交流的功率转换。

2、双向二极管为常用的电力电子器件，它可以在正向和反向两个方向上都能够导通。业界的双向二极管一般为器件两侧电压相同的二极管，普遍使用的扩散工艺仅进行一次基区扩散，因为衬底两侧的扩散结浓度及深度相同，所以二极管两侧呈现相同的电压。随着半导体行业的不断发展，普通双向二极管无法满足不对称通讯波在电路中的应用，因此研究一种高效、灵活和可靠的不对称的双向二极管产品具有很重要的意义。

技术实现思路

1、本发明针对以上问题，提供了一种高效、灵活和可靠的一种不对称双向二极管及制备方法。

2、本发明的技术方案是：

3、一种不对称双向二极管的制备方法，包括以下步骤：

4、步骤s100，选取衬底；

5、步骤s200，初始氧化

6、将衬底置于高温氧化炉中，在衬底两侧表面生长一层致密氧化膜；

7、步骤s300：选择性光刻

8、将氧化后的衬底上表面旋涂光刻胶保护起来，下表面氧化膜暴露出来；

9、s400：单面氧化膜去除

10、使用含hf的腐蚀液将下表面氧化膜全部去除，使衬底暴露出来；

11、s500：磷预沉积

12、使用含磷杂质的液态源通过低温扩散，在衬底硅下表面沉积一层磷杂质；

13、s600：磷再扩

14、衬底下表面通过高温扩散，将磷杂质再推进，形成n+区，在二极管下表面形成高的耐压结；

15、s700：选择性光刻

16、将n+区表面旋涂光刻胶保护起来；

17、s800：单面氧化膜去除

18、使用boe腐蚀液将未被光刻胶保护的一面氧化膜全部去除，使衬底暴露出来；

19、s900：硼预沉积

20、使用含硼杂质的液态源在衬底表面进行低温扩散，表面沉积硼杂质；

21、s1000：硼再扩

22、通过高温扩散，将硼杂质再推进，上表面形成p+区，为下一步单侧低压结扩散提供高浓度p+基区；

23、s1100：选择性光刻

24、将扩散n+一侧晶片表面旋涂光刻胶保护起来，p+区表面暴露出来；

25、s1200：单面氧化膜去除

26、使用boe腐蚀液将未被光刻胶保护的一面氧化膜全部去除，使上表面p+区暴露出来；

27、s1300：磷预沉积

28、使用含磷杂质的液态源通过低温扩散，在上表面的p+区沉积一层磷杂质；

29、s1400：磷再扩

30、上表面通过高温扩散，将磷杂质再推进，形成n++区，在二极管上表面形成低的耐压结；

31、s1500：通过常规的蚀刻沟槽—玻璃烧结—镀镍金工艺流程完成制备。

32、具体的，步骤s400中含hf的腐蚀液包括boe 腐蚀液或稀hf腐蚀液（hf:水=1：3）。

33、具体的，步骤s500中含磷杂质的液态源包括pocl3扩散源。

34、具体的，步骤s900中含硼杂质的液态源包括b30乳胶源（业界通用）和b2o3水（b2o3：无水乙醇=20g:500ml~40g:500ml,其中无水乙醇为mos级）等。

35、具体的，步骤s1200中boe腐蚀液包括nh4f和hf，其体积比为nh4f：hf=7：1，温度范围35-45℃，腐蚀时间为5-12min；hf为主要的蚀刻液，nh4f则作为缓冲剂使用，利用nh4f固定〔h+〕的浓度，使之保持一定的蚀刻率。

36、一种不对称双向二极管，包括从下而上依次设置的：

37、下金属层，

38、n+区，浓度范围为3e19 cm-3~4e20 cm-3；所述n+区的底面边缘处设有与下金属层连接的下氧化膜；

39、衬底，为p型衬底；下方侧部设有向所述n+区内凹的下钝化膜；

40、p+区，浓度范围为9e18 cm-3~8e19cm-3；

41、n++区，浓度范围为1.5e20 cm-3~6e20cm-3；所述n++区的外侧设有向p+区内凹的上钝化膜；

42、上金属层，所述n++区的顶面边缘处设有与上金属层连接的上氧化膜。

43、具体的，所述衬底的厚度为240-320um。

44、具体的，所述n+区的厚度为15-35um。

45、具体的，所述p+区的厚度为12-40um。

46、具体的，所述n++区的厚度为5-15um。

47、本发明有益效果：

48、一种不对称双向二极管结构工艺包括：

49、1、p型衬底一侧连接n+区，在二极管一侧形成高的耐压结n+p-；

50、2、p型衬底另一侧连接高浓度的p+区，此p+区为下一步单侧低压结扩散提供高浓度p+基区；

51、3、p+区外侧连接高浓度的n++区，在二极管上表面形成低的耐压结p+n++；整体构成n+p-p+n++的不对称双向二极管结构。

52、其工作原理为：不对称信号波流向电路时，当双向二极管的n+端接入正向信号（正向电压）时，p+n++结正向偏置，n+p-结反向偏置承受主要电压，双向二极管整体表现出高的耐压；当双向二极管的n++端接入正向电压时，p-n+结正向偏置，n++ p+结反向偏置承受主要电压，双向二极管整体表现出低的耐压；在整个不对称信号波作用一个周期后，本发明结构分别先后呈现出高电压及低电压。

技术特征：

1.一种不对称双向二极管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种不对称双向二极管的制备方法，其特征在于，步骤s400中含hf的腐蚀液包括boe 腐蚀液或稀hf腐蚀液。

3.根据权利要求1所述的一种不对称双向二极管的制备方法，其特征在于，步骤s500中含磷杂质的液态源包括pocl3扩散源。

4.根据权利要求1所述的一种不对称双向二极管的制备方法，其特征在于，步骤s900中含硼杂质的液态源包括b30乳胶源和b2o3水。

5.根据权利要求1所述的一种不对称双向二极管的制备方法，其特征在于，步骤s1200中boe腐蚀液包括nh4f和hf，其体积比为nh4f：hf=7：1。

6.一种不对称双向二极管，通过任一权利要求1-4所述的一种不对称双向二极管的制备方法制备，其特征在于，包括从下而上依次设置的：

7.根据权利要求6所述的一种不对称双向二极管，其特征在于，所述衬底的厚度为240-320um。

8.根据权利要求6所述的一种不对称双向二极管，其特征在于，所述n+区的厚度为15-35um。

9.根据权利要求6所述的一种不对称双向二极管，其特征在于，所述p+区的厚度为12-40um。

10.根据权利要求6所述的一种不对称双向二极管，其特征在于，所述n++区的厚度为5-15um。

技术总结
一种不对称双向二极管及制备方法，涉及半导体技术领域。其工作原理为：不对称信号波流向电路时，当双向二极管的N+端接入正向信号（正向电压）时，P+N++结正向偏置，N+P‑结反向偏置承受主要电压，双向二极管整体表现出高的耐压；当双向二极管的N++端接入正向电压时，P‑N+结正向偏置，N++ P+结反向偏置承受主要电压，双向二极管整体表现出低的耐压；在整个不对称信号波作用一个周期后，本发明结构分别先后呈现出高电压及低电压。

技术研发人员：崔丹丹,游佩武,裘立强,王毅
受保护的技术使用者：扬州杰利半导体有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17