[其他]深區PN結二極管

無效

• 申請號: 87100967
• 申請日: 1987-02-24
• 公開（公告）號: CN87100967A
• 公開（公告）日: 1987-11-11
• 發明（設計）人: 孫本棟;林志剛
• 申請（專利權）人: 山東煙臺無線電九廠
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/36;H01L29/72;H01L21/28
• 代理公司: 煙臺市專利事務所
• 代理人: 劉志毅

本發明涉及到一種半導體二極管，其結構是在深N⁺層、深P⁺層中形成PN結及選用耐熔金屬為電極接觸金屬的二極管芯片，用雙端柱引線挾持，熔封于玻璃殼中。

通常的二極管芯片結構如圖1所示。其中1為N⁺硅片襯底，2為N外延層，3為P⁺層，4為二氧化硅，5為鈦或者鉻或者金，6為銀電極，7為金層，8為銀層，9為背面電極。在N型外延層2上選擇擴散硼，得到P⁺層3并形成PN結，在P⁺層3上刻蝕窗口，濺射或蒸發一層鈦或者金、鉻金屬層5，再鍍銀加厚，用酸法刻蝕出凸狀電極6，在外延片的背面N⁺層1上蒸金層7、銀層8形成電極9，然后將上述的芯片用雙端柱引線夾持，放入玻璃殼中，重錘壓接在650℃左右的溫度中熔封，形成半導體二極管。

這種二極管有以下的不足之處：由于金-硅合金的合金溫度約380℃，而玻璃熔封溫度為650℃，用金作為接觸金屬易引起PN結的退化或穿通，降低了產品的耐破壞量。（b）當PN結較淺（1.5μ以內）而以鈦做為接觸金屬時，同樣可使PN結退化或者穿通。此外，由于鈦與銀的膨脹系數相差較大，高溫處理后會增大接觸電阻，以致于電極脫落。（c）當以鉻作為接觸金屬時，在硅-鉻界面易產生氧化物，且在高溫下硅/鉻/銀相互擴散，增大接觸電阻。

本發明為克服以上的不足，提供一種具有耐高溫、電極與硅片之間接觸性能好、反向耐破壞量大的半導體二極管及其制造方法。

圖2是本發明的深區PN結二極管芯片的示意圖。下面結合圖2描述本發明的實施例。

在N型硅片1上選擇擴散磷，形成5～6μ的深N⁺層2，然后分別選擇擴散硼形成3～4μ深的P層3和P⁺層4，P⁺層4埋在P層3內，這樣由深N⁺層2與P⁺層4組成了PN結。然后，利用光刻技術，刻蝕出規定的窗口，在窗口處按順序蒸發一層鈦→鉻→銀，分別形成了接觸金屬鈦層6、過渡金屬鉻層7及銀層，將銀層電鍍加厚6～7μ，用氧化置換反應刻蝕出凸狀電極8。N硅片1的背面利用蒸發形成鎳層9、銀層10，由鎳層9、銀層10構成背面電極11。將芯片置放于700～800℃的高真空中熱處理40～140分鐘后，用雙端柱引線挾持，放入玻璃殼中，重錘壓接，用650℃以上的溫度熔封。

本實施例可得以下結果：

（a）由于采用了體內PN結結構，消除了表面影響，引線孔落在深P區，在高溫下完全防止了PN結的退化和穿通，提高了二極管的耐破壞量。

（b）接觸金屬鈦主要在P⁺層表面的二氧化硅上，經高溫處理后使鈦與二氧化硅反應形成陶瓷狀的化合物，增強了電極的牢固度。

（c）利用了鈦/鉻/銀三層金屬化系統，使鉻成為過渡金屬，防止硅-鉻界面的氧化，減小了接觸電阻。

（d）利用氧化置換反應刻蝕的方法，避免了酸性刻蝕引起電極不牢的缺陷。