[实用新型]一种锥形槽面硅二极管及其芯片

说明书

本实用新型公开了一种锥形槽面硅二极管及其芯片，属于半导体器件制造领域。该二极管的芯片由上到下分别为金属层、P⁺型杂质扩散层、N^‑型原始硅单晶层、N⁺型杂质扩散层、金属层；硅芯侧面为垂直PN结台面。芯片表面呈网格状分布有若干锥形槽；每个锥形槽处，P⁺型杂质扩散层向下凹陷形成倒正四棱锥面，且芯片不同位置处的P⁺型杂质扩散层厚度相同。本实用新型的硅二极管的优点是：硅芯电流容量大，工艺简化，易于规模化生产，产品性价比高。

技术领域

本实用新型涉及半导体器件的制造，尤其涉及一种锥形槽面硅二极管及其芯片。

背景技术

众所周知，硅二极管是最重要的基础元器件，在电子电路应用中，器件的最大输出电流和工作耐压为硅二极管最重要的两个电性能参数，一直以来，人们为提高硅二极管的电流与电压性能作不懈努力。以电流性能论，为增大二极管硅芯的电流容量，主要从两方面下手，其一是设法增强硅芯的面电流密度。晶体管理论告诉我们，硅芯的面电流密度与器件制造所用的硅单晶电阻率、硅片厚度，以及在硅中掺入的半导体杂质浓度大小和分布等因素相关，换言之，若单纯为追求硅芯的面电流密度，则可以通过削减硅片电阻率和厚度来达到目的。然而对于高耐压硅二极管来说，注意在实现硅芯面电流密度提升的同时，还必须顾及二极管的耐压性能对硅原材料参数的硬性要求与相关制约。因为制造器件所用硅片的电阻率越高，厚度越厚，硅二极管PN结的反向击穿电压越高，可见改善电流和改善电压二者之间存在着矛盾，须极力化解之。在如今看来，其实对于一个设计基本合理的硅芯片来说，仅靠上述的思路去求得电流指标提升，已少有发展空间。因此，如何对硅芯片进行优化是亟待解决的技术问题。

发明内容

本实用新型的目的在于解决现有技术中存在的问题，并提供一种锥形槽面硅二极管及其芯片。

为增大二极管硅芯的电流容量，本实用新型另辟蹊径在扩大硅芯的PN结有效面积上挖潜力。因为硅芯是依靠PN结来发射电流的，硅芯中的P⁺型杂质扩散层与N^-型硅单晶层之交界面即为PN结，只要PN结的有效面积增大了，硅芯发射的电流就变大，其效果即相当于增大硅芯的面积。

本实用新型所采用的具体技术方案如下：

锥形槽面硅二极管芯片，由上到下分别为金属层、P⁺型杂质扩散层、N^-型原始硅单晶层、N⁺型杂质扩散层、金属层；硅芯侧面为垂直PN结台面。芯片表面呈网格状分布有若干锥形槽；每个锥形槽处，P⁺型杂质扩散层向下凹陷形成倒正四棱锥面，且芯片不同位置处的P⁺型杂质扩散层厚度均匀。

本实用新型中，锥形槽是指纵剖面截面呈锥形的凹槽，其凹槽的表面呈开口的倒立正四棱锥面，共有4个顺次搭接的锥形面。整体上，金属层由于是覆盖在P⁺型杂质扩散层上表面的，因此也会向下呈锥形凹陷。

作为优选，所述的金属层为Ni层或Al层。金属层主要用于外部接线，可以根据金属材料选择相应的方法形成于硅单晶片的上下两个表面。

作为优选，所述的金属层为Ni层，通过电镀方式分别镀于P⁺型杂质扩散层、N⁺型杂质扩散层表面。

作为优选，所述的锥形槽的上部窗口呈方形，即锥形槽的上部开口呈方形。

作为优选，所述的锥形槽是在(100)晶面硅单晶片上，由各向异性择优碱性化学腐蚀获得。该方法能够形成平整光滑的槽面。

作为优选，锥形槽面与硅芯表平面的夹角∠Q＝54.7°。

作为优选，除N-型原始硅单晶层以外的其他两个杂质扩散层，分别由P型和N型两种半导体杂质在开设锥形槽后的硅片正、反两面上扩散得到。