[发明专利]一种N+

说明书

本发明公开了一种Nsupgt;+/supgt;PNsupgt;‑/supgt;PNsupgt;+/supgt;型正反向过压保护硅二极管及其硅芯和制造方法，硅芯由下到上分别为N+型杂质扩散层、P型杂质扩散层、N‑型原始硅单晶层、P型杂质扩散层和N+型杂质扩散层。硅芯侧面为四重开放PN结台面，该台面由各向同性化学腐蚀获得。同时公开了一种采用P型和N型两种半导体杂质在硅片上同步预沉积扩散制造Nsupgt;+/supgt;PNsupgt;‑/supgt;PNsupgt;+/supgt;型四重PN结硅二极管硅芯的工艺技术装置。本发明所制造的正反向过压保护硅二极管方法的优点是：工艺简化，生产周期短，易于规模化生产，产品性价比高。

技术领域

本发明涉及半导体器件的制造，尤其涉及一种N⁺PN^-PN⁺型正反向过压保护硅二极管及其制造方法。

背景技术

众所周知，采用正、负电源内部供电的电子电路工作期间，无论是来自正向或者反向的异常过高电压，都会对电路产生干扰，极端严重时甚至毁伤电路，为此必须对电路采取有效的预防保护措施，其中最为简便的保护装置便是在电路需要加以过压保护的节点与地电位之间接上一个正反向过压保护分立器件，其中之一便是双向硅二极管，其器件结构如图1所示。此双向硅二极管起正反向过压保护作用的功能表现为：当电路处于正常工作状态时，双向二极管截止闲置，仅当外界异常过高正反向电压突袭电路的瞬间，启动自身对过压的保护功能，及时将外来过高电压强制性降至常态低电位，以此确保电子电路的安全。

如何制造正反向保护硅二极管呢？传统的常规半导体平面工艺制造电子电路正反向过压保护硅二极管或类似的二重PN结硅器件，往往是采用前后分开在原始硅片中多次掺入P型和N型半导体杂质的方法，同时还必须在中间过程穿插进二氧化硅生长、光刻开窗口等工艺步骤，才能获得多重PN结的器件结构。

众所周知，制造半导体器件所采用的工艺越是复杂，产品的制造成本越为昂贵。若是对于只是单方面追求优良性能指标而不计成本的高精尖电子产品来说，选用复杂化工艺亦未尝不可，但是对于普通工业和民用领域广泛应用的低附加值电子产品而论，时至今日，若不立足于改革结构和工艺，追求低生产成本和提升产品品质，则难以拥有生存和发展空间。

发明内容

本发明的目的是提供一种N⁺PN^-PN⁺型正反向过压保护硅二极管及其硅芯和制造方法。本发明打破半导体业界历来遵循的“为防止杂质交叉污染，在硅的同一表面上，一次只能进行一种导电类型(P型，或是N型)半导体杂质的预沉积扩散”之传统观念，在积累了多年生产经验的基础上，提出将P型和N型这两种相反导电类型的半导体杂质，同步预沉积扩散到N^-型原始硅片的正面和反面中，一次性直接制取N⁺PN^-PN⁺型四重PN结的器件结构，其器件内部的对称双二端器件等效结构和硅内的杂质分布情形参见图1、图2。

本发明所采用的具体技术方案如下：

一种N⁺PN^-PN⁺型正反向过压保护硅二极管硅芯，由上到下分别为N⁺型杂质扩散层、P型杂质扩散层、N^-型原始硅单晶层、P型杂质扩散层、N⁺型杂质扩散层；除N^-型原始硅单晶层以外的其他四层杂质扩散区，均为P型和N型两种半导体杂质在原始硅片的正、反两面上同步预沉积扩散获得。硅芯侧面为开放PN结台面；开放PN结台面由酸性或碱性化学腐蚀获得。

作为优选，其内部以N^-本征层为中心镜像对称的N⁺PN^-P型二端器件结构，顶层和底层两个N⁺型杂质扩散层连接硅二极管的两个输出端，二极管输出端不分正、负极性。