[发明专利]一种限流控制二极管的制作方法及结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种限流控制二极管的制作方法及结构，属于半导体器件技术领域。

技术背景

半导体大功率二极管器件的安全可靠性是电子装备领域最关注的问题。目前解决这个问题的方法主要采用扩大器件自身的电流和功率容量，或采取各种保护措施。这些方法既不经济，又会带来新的不可靠因素（各种保护措施自身的可靠性就需要得到保障），保护措施的漏洞也是不可避免的。因此，现有的半导体大功率二极管器件的制作方式或结构还是不够理想，不能满足使用的需要。

发明内容

本发明的发明目的在于：提供一种限流控制二极管的制作方法及结构，以提高电子器件的自我保护能力，使电子设备的安全得到可靠保障，从而克服现有技术的不足。

本发明的技术方案是这样实现的：

本发明的一种限流控制二极管的制作方法为，该方法是在P+硅衬层之上的N-外延层采用离子注入工艺或埋层扩散工艺形成一组相互平行的条状P+杂质，然后在P+杂质之上再进行外延覆盖，将条状P+杂质掩埋在N-外延层内，形成P+隐埋层；另外在N-外延层四周同样采用离子注入工艺或埋层扩散工艺形成一道P+扩散墙，P+扩散墙与所有P+隐埋层两端连通；通过多个P+隐埋层在外延层内形成的多个并联的N沟道的开启和关断实现对二极管的限流控制。

前述限流控制二极管的制作方法中，所述P+硅衬层与N-外延层之间通过扩散形成n+扩散层作为高反向电压二极管的PN结，使二极管与限流控制合为一体，构成限流控制二极管。

前述限流控制二极管的制作方法中，所述P+硅衬层底面的金属层作为限流控制二极管的阳极；P+扩散墙顶面经厚二氧化硅层与N-外延层顶面的n+扩散层连接，覆盖在P+扩散墙、厚二氧化硅层和n+扩散层上的金属层作为限流控制二极管的阴极。

根据上述方法构成的本发明的一种限流控制二极管结构为，该限流控制二极管结构包括N-外延层，N-外延层四周设有P+扩散墙， N-外延层内设有一组相互平行的条状P+隐埋层，所有条状P+隐埋层均与P+扩散墙相通；N-外延层底面和顶面均设有n+扩散层，N-外延层底面的n+扩散层与P+硅衬层连接，P+硅衬层底面设有阳极层；N-外延层顶面的n+扩散层经厚二氧化硅层与P+扩散墙顶面连接，P+扩散墙、厚二氧化硅层和N-外延层顶面的n+扩散层上覆盖有阴极层。

由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比较，本发明采用自我限流控制保护的理念，使得二极管器件超过电流阀值时，具有电子器件的自我保护能力，能够快速限定电流，避免损坏二极管。经试验证明，在本发明的器件超过电流阀值时，异质半导体内空间电荷区的变化（称作耗尽层），阻碍、限制电流增长，其空间电荷区的变化速度是10^-12秒（ps）数量级，快于目前所有的保护措施，可快速限定电流，从而有效地避免电子器件损坏。因此，本发明能使电子设备的安全得到可靠保障。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1的横截面示意图；

图3是各半导体材料层的掺杂类型示意图；

图4是耗尽层开启时的示意图；

图5是耗尽层关断时的示意图；

图6是本发明的等效电路图；

图7是本发明等效原理图。

附图中的标记为：1-阴极层，2-厚二氧化硅层，3-P+扩散墙，4-P+隐埋层，5-N-外延层，6-P+硅衬层，7-阳极层，8-n+扩散层，9-耗尽层。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明，但不作为对本发明的任何限制。

本发明的一种限流控制二极管的制作方法，如图1所示，该方法是在P+硅衬层之上的N-外延层采用离子注入工艺或埋层扩散工艺形成一组相互平行的条状P+杂质，然后在P+杂质之上再进行外延覆盖，将条状P+杂质掩埋在N-外延层内，形成P+隐埋层；另外在N-外延层四周同样采用离子注入工艺或埋层扩散工艺形成一道P+扩散墙，P+扩散墙与所有P+隐埋层两端连通；通过多个P+隐埋层在外延层内形成的多个并联的N沟道的开启和关断实现对二极管的限流控制。P+硅衬层与N-外延层之间通过扩散形成n+扩散层作为高反向电压二极管的PN结，使二极管与限流控制合为一体，构成限流控制二极管。P+硅衬层底面的金属层作为限流控制二极管的阳极；P+扩散墙顶面经厚二氧化硅层与N-外延层顶面的n+扩散层连接，覆盖在P+扩散墙、厚二氧化硅层和n+扩散层上的金属层作为限流控制二极管的阴极。