CN101383283A - 低压大变容比二极管的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种低压大变容比二极管的制造方法。本发明采用双离子注入技术形成PN结二极管，通过调节PN结P型区域和N型区域的注入剂量和退火时间，形成陡峭的PN结，确保在低的反向电压下保证二极管的变容比，使其满足低压便携式接收装置的应用要求。本发明的低压大变容比二极管，在低的反向电压和较小电压变化范围的情况下，其相应的电容比能达到3.0。本发明的低压大变容比二极管可应用于低压便携式接收装置。

Description

低压大变容比二极管的制造方法

技术领域

本发明涉及一种变容二极管的制造方法，特别涉及一种低压大变容比的二极管的制造方法。本发明制造的二极管可应用的领域是低压便携式接收装置。

背景技术

在电子线路中需要使用调谐和调频功能的领域，一般要采用变容二极管。随着电视、广播和通信的迅速发展，变容二极管的制造也逐渐发展，现已成为二极管家族中的一个重要分支。目前，随着大量便携式通信装置的出现，对变容二极管的电容变化比，即电容比，提出了更高的要求，即要求在较小的工作电压和电压变化范围下，具有更大的电容比，以满足电路中调谐和调频的需求。

专利文献1(美国专利，专利号：NO.4 475 117，专利名称：Linearpn junction capacitancediode)公开了一种二极管制造技术，它通过双扩散技术形成，当其反向电压变化量约为25V时，其电容变化约为20pF，且在低的反向电压(0.2V～2.5V)下，其变容比达到1.8。它的缺点是：形成的PN结较缓，变容比小、串联电阻较大，不能满足诸如MP3、MP4等便携式等低压电源接收装置的要求。

专利文献2(公开号：CN 1165586A，专利名称：变容二极管及制造变容二极管的方法)公开了一种低压变容二极管的制造方法，它是针对低压便携式接收装置应用开发的制造技术，只需较小的电压变化就能达到较大的电容变化比，应用于电视接收器等低压便携式接收器件中。它的结构特征是在第二区上面淀积未掺杂多晶硅层，然后在多晶硅层中掺杂P⁺杂质，经过850℃退火后，P⁺杂质通过多晶层扩散进入到外延层中形成第二区，该技术方案形成的PN结结深为0.3μm。但是，制备这种变容二极管需要采用LPCVD和多晶硅淀积工艺，工艺步骤多。

发明内容

本发明的一种低压大变容比二极管的制造方法，采用双离子注入技术，通过调节PN结P型区域和N型区域的注入剂量和退火时间，实现变容二极管的低压大变容比。

为实现上述目的，本发明的一种低压大变容比二极管的制造方法，其包括以下步骤：

(1)在电阻率为0.001Ω·cm、重掺杂砷的N⁺⁺<100>硅衬底片上，生长一N型外延层，外延层厚度为2.5μm，电阻率为2.5Ω·cm，掺杂杂质为磷，形成所述低压大变容比二极管的N⁺⁺/N^- ₁区域；

(2)对所述已生长了外延层的硅片进行常规氧化，生长一氧化层，厚度为1.2μm，常规光刻，刻蚀出有源区窗口；

(3)在所述已刻蚀出有源区窗口的硅片上进行常规氧化，生长一薄氧化层，厚度为180nm，进行砷杂质注入，剂量为1×10¹⁴cm^-2，能量为120KeV，在1150℃下退火时间60分钟后，形成所述低压大变容比二极管的N^- ₂区域，漂光窗口上的薄氧化层；

(4)在所述已形成N^- ₂区域的硅片上，用常规方法生长一薄氧化层，厚度为180nm，进行硼杂质注入，剂量为1×10¹⁶cm^-2，能量为60KeV，在900℃下退火98分钟后，形成所述低压大变容比二极管的P⁺区域，漂光窗口上的薄氧化层；

(5)对已形成低压大变容比二极管的N⁺⁺/N^- ₁/N^- ₂/p⁺区的硅片，进行常规的金属布线、光刻、钝化、合金，再对硅片的背面进行常规的减薄、背面金属化，最终形成所述的低压大变容比二极管。

有益效果：

本发明的低压大变容比二极管的制造方法，是通过调节PN结P型区域和N型区域的注入剂量和退火时间，通过双离子注入技术，形成陡峭的PN结，提高二极管的变容比，使其满足低压便携式接收装置对变容二极管的应用要求。

本发明制造的低压大变容比二极管，在低的反向电压和较小电压变化范围下，其相应的电容变化比大，变容比能达到3.0。

本专利与专利1相比，提高了变容二极管在低电压和较小电压变化范围下的变容比。与专利文献2相比，本发明的低压大变容比二极管的制造方法，工艺步骤更少，在制造方法上减轻了对设备和原材料的依赖和要求，能有效降低制造成本。

附图说明

图1是本发明的生长了外延层后的硅片剖面示意图

图2是图1的硅片上生长氧化层后并形成有源区窗口后的剖面示意图；

图3是在图2的硅片上进行磷杂质后，形成低压大变容比二极管的N^- ₂区后的剖面示意图；

图4是在图3的硅片上漂光薄氧化层后的剖面示意图；

图5是对图4的硅片上进行硼杂质后，形成低压大变容比二极管的P⁺区后的剖面示意图；

图6是图5的硅片上漂光薄氧化层后的剖面示意图；

图7是对图6的硅片进行常规的金属布线、钝化、合金，再对硅片背面进行常规的减薄、金属化后形成的所述低压大变容比二极管的剖面示意图。

具体实施方式

下面结合具体实例及附图，对本发明作进一步详细说明。

(1)在电阻率为0.001Ω·cm，重掺杂砷的N⁺⁺<100>硅衬底片1上，常规方法生长一N型外延层2，外延层厚度为2.5μm，电阻率为2.5Ω·cm，掺杂杂质为磷，形成所述低压大变容比二极管的N⁺⁺/N^- ₁区域，如图1所示。

(2)对所述已生长了外延层的硅片1进行常规氧化，生长一氧化层3，厚度为1.2μm，常规光刻，刻蚀出有源区窗口，窗口面积为220μm×220μm，如图2所示。

(3)在所述已刻蚀出有源区窗口的硅片1上进行常规氧化，生长一薄氧化层A，厚度为18nm，进行砷杂质注入，注入剂量为1×10¹⁴cm^-2，注入能量为120KeV，在退火温度为1150℃下，退火60分钟，退火后，形成所述低压大变容比二极管的N^- ₂区域4，如图3所示。用1：50的HF溶液漂光窗口上的薄氧化层A，如图4所示。

(4)在所述已形成N^- ₂区域4的硅片1上，用常规方法生长一层薄氧化层B，薄氧化层厚度为180nm，进行硼杂质注入，注入剂量为1×10¹⁶cm^-2，注入能量为60KeV，在900℃下，退火时间98分钟，形成所述低压大变容比二极管的P⁺区域5，如图5所示。用1：50的HF溶液漂光窗口上的薄氧化层B，如图6所示。

(5)对所述已形成所述低压大变容比二极管的N⁺⁺/N^- ₁/N^- ₂/P⁺区的硅片1，进行常规的金属布线，溅射硅铝层6，厚度1.2μm，光刻，进行常规钝化，形成钝化层7，钝化层厚度1μm，合金，合金温度440℃，时间3小时。再对硅片1的背面进行常规的减薄、背面金属化，形成背面金属8，如图7所示。最终形成所述低压大变容比二极管。

本发明实施例的低压大变容比二极管，在反向电压0.2V时，电容值为30.3pF；在反向电压2.3V时，电容值为9.6pF。

上述所描述的加工工艺及其参数、化学溶液、加工设备等，除已描述的外，其余的均为本领域普通技术人员所知的常用技术，不再加以详述。

Claims (1)

1.一种低压大变容比二极管的制造方法，其包括以下步骤：

(1)在电阻率为0.001Ω·cm、重掺杂砷的N⁺⁺<100>硅衬底片上，生长一N型外延层，外延层厚度为2.5μm，电阻率为2.5Ω·cm，掺杂杂质为磷，形成所述低压大变容比二极管的N⁺⁺/N^- ₁区域；

(2)对所述已生长了外延层的硅片进行常规氧化，生长一氧化层，厚度为1.2μm，常规光刻，刻蚀出有源区窗口；

(3)在所述已刻蚀出有源区窗口的硅片上进行常规氧化，生长一薄氧化层，厚度为180nm，进行砷杂质注入，剂量为1×10¹⁴cm^-2，能量为120KeV，在1150℃下退火60分钟后，形成所述低压大变容比二极管的N^- ₂区域，漂光窗口上的薄氧化层；

(4)在所述已形成N^- ₂区域的硅片上，用常规方法生长一薄氧化层，厚度为180nm，进行硼杂质注入，剂量为1×10¹⁶cm^-2，能量为60KeV，在900℃下退火98分钟后，形成所述低压大变容比二极管的P⁺区域，漂光窗口上的薄氧化层；

(5)对已形成所述低压大变容比二极管的N⁺⁺/N^- ₁/N^- ₂/P⁺区的硅片，进行常规的金属布线、光刻、钝化、合金，再对硅片的背面进行常规的减薄、背面金属化，最终形成所述的低压大变容比二极管。

Images