一种阳极浓度梯度线性分布的限幅二极管及其制备方法技术

技术编号:39728741 阅读:8 留言:0更新日期:2023-12-17 23:32
本发明专利技术涉及一种阳极浓度梯度线性分布的限幅二极管及其制备方法

【技术实现步骤摘要】
一种阳极浓度梯度线性分布的限幅二极管及其制备方法


[0001]本专利技术涉及限幅二极管领域,特别是一种阳极浓度梯度线性分布的限幅二极管及其制备方法


技术介绍

[0002]在模拟集成电路中,针对不同的电路需要,需要各种用途的二极管实现不同的设计需求

例如整流所需的限幅二极管,保护所需的
TVS
管,续流所需的旁路二极管等,而其中的限幅所需的限幅二极管又需各种幅度的二极管器件模型

而目前传统的
bipolar
工艺制程中,二极管依据限幅电压分布,由外延层对衬底之间的二极管高达几十伏,也有
NPN
管的
EB
结限幅电压为
7V
左右,最低的为发射区对衬底之间的齐纳限幅二极管,一般可做到
6.8V
,但是除此之外,缺少由
5V

30V
之间可线性变化的二极管器件模型,大大限制了模拟成电路工艺的使用范围,降低了集成度


技术实现思路

[0003]本专利技术提供一种阳极浓度梯度线性分布的限幅二极管及其制备方法,解决
技术介绍
中的问题

为适应模拟集成电路不同限幅电压的二极管器件的应用需求,本专利技术采用套刻光罩与刻蚀技术,制作出扩散阻挡层呈阶梯状分布的扩散窗口,并通过一次离子注入,一次高温退火工艺形成浓度梯度与结深线性分布的
P
型扩散区作为二极管的阳极,同时利用双极工艺中的发射区注入工艺条件制作其中的阴极,最终研制出限幅电压不同的二极管器件模型,电路设计人员只需根据实际需求,选择放置在
P
型扩散区中不同位置的
N+
扩散区光罩

刻蚀与离子注入,并将其作为二极管阴极即可

[0004]一种阳极浓度梯度线性分布的限幅二极管,包括从下到上依次堆叠的用于接地的
P
型衬底

用于隔离外延层的
N
型外延层

用于选择注入阻挡的扩散阻挡层

介质层

钝化保护层;还包括作为二极管阳极使用的
P
型扩散区;所述
P
型扩散区在
N
型外延层内;所述
P
型扩散区内设置有若干个
N+
扩散区;
[0005]所述
P
型衬底
、N
型外延层

扩散阻挡层

介质层

钝化保护层
、P
型扩散区和
N+
扩散区均为同轴的回转体;
[0006]还包括用于二极管阴极引出的若干第一金属层,以及用于走线使用的第二金属层;所述第一金属层一端与所述
N+
扩散区连接,另一端穿过所述扩散阻挡层和介质层与所述第二金属层连接;所述第二金属层在所述介质层上

[0007]进一步地,还包括作为二极管阳极使用的
P
阱扩散区,所述
P
阱扩散区位于
P
型衬底与
N
型外延层交界处的中心;所述
P
阱扩散区与
P
型扩散区连接

[0008]进一步地,所述
P
型扩散区由中心向外依次排列连接成一个完整窗口,结深由中心向外依次下降且掺杂浓度由中心向外依次降低

[0009]进一步地,所述
P
型扩散区由外侧向中心依次排列连接成一个完整窗口,结深由外侧向中心依次下降且掺杂浓度由外侧向中心依次降低

[0010]进一步地,所述
P
型扩散区包括第一
P
型扩散区

第二
P
型扩散区

第三
P
型扩散区和第四
P
型扩散区

[0011]作为二极管阴极使用的
N+
扩散区置于第四
P
型扩散区上部作为二极管的阴极,并满足第四
P
型扩散区在加工中出现的横向扩散距离足以完全包裹
N+
扩散区,制备出限幅电压大于
20V
的限幅二极管;
[0012]作为二极管阴极使用的
N+
扩散区置于第四
P
型扩散区以及与其相邻的第三
P
型扩散区的上部作为二极管的阴极,并满足第四
P
型扩散区以及与其相邻的第三
P
型扩散区在加工中出现的横向扩散距离足以完全包裹作为二极管阴极使用的
N+
扩散区,制备出限幅电压
15

20V
的限幅二极管,限幅电压的具体数值由
N+
扩散区放置的位置决定;
[0013]作为二极管阴极使用的
N+
扩散区置于第三
P
型扩散区上部作为二极管的阴极,并满足第三
P
型扩散区在加工中出现的横向扩散距离足以完全包裹作为二极管阴极使用的
N+
扩散区,制备出限幅电压7‑
15V
的限幅二极管

限幅电压的精度由
N+
扩散区放置的位置决定,例如放置于第三
P
型扩散区的
N+
扩散区在横向坐标上更靠近相邻的掺杂浓度低的第四
P
型扩散区时,所制作出的限幅二极管的限幅电压为
14.4V。
放置于第三
P
型扩散区的
N+
扩散区在横向坐标上更靠近相邻的掺杂浓度高的第二
P
型扩散区时,所制作出的限幅二极管的限幅电压为
8.2V

[0014]作为二极管阴极使用的
N+
扩散区置于第二
P
型扩散区与第三
P
型扩散区交叠区域的上部作为二极管的阴极,并满足第二
P
型扩散区与第三
P
型扩散区在加工中出现的横向扩散距离足以完全包裹作为二极管阴极使用的
N+
扩散区,制备出限幅电压
6.8V
的齐纳限幅二极管;
[0015]作为二极管阴极使用的
N+
扩散区置于第二
P
型扩散区的上部作为二极管的阴极,并满足第二
P
型扩散区在加工中出现的横向扩散距离足以完全包裹权作为二极管阴极使用的
N+
扩散区,制备出限幅电压为
5.5V
的限幅二极管;
[0016]作为二极管阴极使用的
N+
扩散区置于第一
P
型扩散区的上部作为二极本文档来自技高网
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种阳极浓度梯度线性分布的限幅二极管,其特征在于,包括从下到上依次堆叠的用于接地的
P
型衬底

用于隔离外延层的
N
型外延层

用于选择注入阻挡的扩散阻挡层

介质层

钝化保护层;还包括作为二极管阳极使用的
P
型扩散区;所述
P
型扩散区在
N
型外延层内;所述
P
型扩散区内设置有若干个
N+
扩散区;所述
P
型衬底
、N
型外延层

扩散阻挡层

介质层

钝化保护层
、P
型扩散区和
N+
扩散区均为同轴的回转体;还包括用于二极管阴极引出的若干第一金属层,以及用于走线使用的第二金属层;所述第一金属层一端与所述
N+
扩散区连接,另一端穿过所述扩散阻挡层和介质层与所述第二金属层连接;所述第二金属层在所述介质层上
。2.
根据权利要求1所述的一种阳极浓度梯度线性分布的限幅二极管,其特征在于,还包括作为二极管阳极使用的
P
阱扩散区,所述
P
阱扩散区位于
P
型衬底与
N
型外延层交界处的中心;所述
P
阱扩散区与
P
型扩散区连接
。3.
根据权利要求2所述的一种阳极浓度梯度线性分布的限幅二极管,其特征在于,所述
P
型扩散区由中心向外依次排列连接成一个完整窗口,结深由中心向外依次下降且掺杂浓度由中心向外依次降低
。4.
根据权利要求2所述的一种阳极浓度梯度线性分布的限幅二极管,其特征在于,所述
P
型扩散区由外侧向中心依次排列连接成一个完整窗口,结深由外侧向中心依次下降且掺杂浓度由外侧向中心依次降低
。5.
根据权利要求1‑4任意一条所述的一种阳极浓度梯度线性分布的限幅二极管,其特征在于,所述
P
型扩散区包括第一
P
型扩散区

第二
P
型扩散区

第三<...

【专利技术属性】
技术研发人员:丁一宋宾
申请(专利权)人:杭州致善微电子科技有限公司
类型:发明
国别省市:

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