一種新型多晶矽薄膜齊納二極體的製作方法

2023-06-22 01:18:06 1

本實用新型涉及半導體器件領域，具體涉及一種新型多晶矽薄膜齊納二極體。

背景技術：

齊納二極體由於其穩壓作用，在穩壓電源中作為基準電壓源或用在過電壓保護電路中作為保護二極體。

傳統的齊納二極體摻雜後，多採用在真空環境中，高溫爐中退火處理得到N型與P型摻雜區。結合器件的製備工藝、生產成本以及與GaN等功率器件等集成問題，傳統高溫爐退火齊納二極體存在以下幾個缺點：

(1)晶格損傷修復率低，電激活率低，而且雜質也會因為熱擴散而發生改變。

(2)需要在真空環境高溫爐長時間退火，環境相對複雜，耗時也比較長，在生產方面，不利於產量的提高。

(3)容易引起矽片變形，增加後面工藝加工的難度。

(4)若與GaN等功率器件片內集成實現穩壓作用時，高溫退火工藝只能在GaN等功率器件金屬化前進行，限制了集成工藝。

技術實現要素：

針對以上問題，本實用新型提供了一種新型多晶矽薄膜齊納二極體，其主要特徵是在利用雷射退火對N型摻雜劑與P型摻雜劑進行激活，改善了傳統的高溫爐激活工藝問題，時間短，靈活性高，可以有效解決背景技術中的問題。

為了實現上述目的，本實用新型採用的技術方案如下：一種新型多晶矽薄膜齊納二極體，包括：

襯底以及在襯底上依次生長鈍化層A和多晶矽薄膜；在多晶矽薄膜部分區形成的N型摻雜區；在多晶矽薄膜另一部分進行的P型摻雜區；

鈍化層B，該鈍化層位於多晶矽薄膜的上表面區域；

N型摻雜區上的N區電極，該電極位於N型摻雜區的上方以及部分鈍化層A的上方；

P型摻雜區上的P區電極，該電極位於P型摻雜區的上方以及部分鈍化層B的上方。

優選的，所述襯底的材料為Si、金剛石或SiC材料。

優選的，所述鈍化層A的材料為SiO2、Si3N4、AlN、Al2O3、MgO、Sc2O3、TiO2、HfO2、BCB、ZrO2、Ta2O5和La2O3。

優選的，所述多晶矽薄膜為原位摻雜或者本徵多晶矽薄膜。

優選的，PN結的對數為1，或者大1的任何整數。

優選的，所述N區電極的材料為Si、Ti、Al、Ni、Mo、Pt、Pd、Au、W、TiW、TiN及它們之間的任意組合。

優選的，所述P區電極的材料為Si、Ti、Al、Ni、Mo、Pt、Pd、Au、W、TiW、TiN及它們之間的任意組合。

優選的，所述多晶矽薄膜厚度為10nm～1um。

優選的，所述多晶矽薄膜上方鈍化層B的材料為的材料為SiO2、Si3N4、AlN、Al2O3、MgO、Sc2O3、TiO2、HfO2、BCB、ZrO2、Ta2O5和La2O3。

本實用新型的有益效果：該二極體的結構改善傳統工藝中損傷修復率與電激活率；退火時間短，速度快，效率高，有利於器件製備成本的降低；在退火過程中無需真空環境，可以在大氣中進行，條件簡化；避免了矽片變形，同時可以使該齊納二極體的製備與GaN等功率器件的製備工藝兼容，實現片內集成，具有廣泛的應用前景。

附圖說明

為使本實用新型的目的、內容、優點更加清楚明白，下面將參照附圖結合優選實施例進行詳細說明，其中：

圖1為本實用新型施例的新型多晶矽薄膜齊納二極體結構的示意圖；

圖2為本實用新型施例的新型多晶矽薄膜齊納二極體結構的示意圖。

圖中的標號為：

100-襯底；200-鈍化層A；300-多晶矽薄膜；400-鈍化層B；

500-N區電極；600-P區電極；301-N型摻雜區；302-P型摻雜區；

401-部分鈍化層A；402-部分鈍化層B。

具體實施方式

為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，並不用於限定本實用新型。

請參閱圖1和圖2，本實用新型提供了一種技術方案：一種新型多晶矽薄膜齊納二極體，包括：

襯底100以及在襯底100上依次生長鈍化層A200和多晶矽薄膜300；在多晶矽薄膜部分區形成的N型摻雜區301；在多晶矽薄膜另一部分進行的P型摻雜區302；

鈍化層B400，該鈍化層位於多晶矽薄膜300的上表面區域；

N型摻雜區301上的N區電極500，該電極位於N型摻雜區301的上方以及部分鈍化層A401的上方；

P型摻雜區302上的P區電極600，該電極位於P型摻雜區302的上方以及部分鈍化層B402的上方。

所述襯底100的材料為Si、金剛石或SiC材料；所述鈍化層A200的材料為SiO2、Si3N4、AlN、Al2O3、MgO、Sc2O3、TiO2、HfO2、BCB、ZrO2、Ta2O5和La2O3；所述多晶矽薄膜300為原位摻雜或者本徵多晶矽薄膜；PN結的對數為1，或者大1的任何整數；所述N區電極500的材料為Si、Ti、Al、Ni、Mo、Pt、Pd、Au、W、TiW、TiN及它們之間的任意組合；所述P區電極600的材料為Si、Ti、Al、Ni、Mo、Pt、Pd、Au、W、TiW、TiN及它們之間的任意組合；所述多晶矽薄300膜厚度為10nm～1um；所述多晶矽薄膜上方鈍化層B400的材料為的材料為SiO2、Si3N4、AlN、Al2O3、MgO、Sc2O3、TiO2、HfO2、BCB、ZrO2、Ta2O5和La2O3。

該二極體的結構改善傳統工藝中損傷修復率與電激活率；退火時間短，速度快，效率高，有利於器件製備成本的降低；在退火過程中無需真空環境，可以在大氣中進行，條件簡化；避免了矽片變形，同時可以使該齊納二極體的製備與GaN等功率器件的製備工藝兼容，實現片內集成，具有廣泛的應用前景。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，並不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。