一種環(huán)狀pn結(jié)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及半導體器件設計及制造領域，具體是一種環(huán)狀PN結(jié)。
【背景技術】
[0002]PN結(jié)是采用不同的摻雜工藝，通過擴散作用，將P型半導體與N型半導體制作在同一塊半導體(通常是硅或鍺)基片上，在它們的交界面就形成空間電荷區(qū)稱為PN結(jié)(英語:PN junct1n)。PN結(jié)具有單向?qū)щ娦裕请娮蛹夹g中許多器件所利用的特性，例如半導體二極管、雙極性晶體管的物質(zhì)基礎。
[0003]恒流二極管是一種在固定電壓段能將電流鉗位在某一額定值的半導體器件，在恒流電源、LED驅(qū)動等領域都有重要作用。
[0004]目前已有的恒流二極管采用了J-FET技術，是一種場效應器件，其優(yōu)點是恒流值的公差小，精確性高，但耐壓很低，一般不超過100V。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對【背景技術】存在的問題，提出一種環(huán)狀PN結(jié)。
[0006]技術方案是:
[0007]一種環(huán)狀PN結(jié)，其特征在于所述環(huán)狀PN結(jié)采用臺階PN結(jié)，在其PN結(jié)面中心位置構(gòu)造有圓形階面凹陷，與外圍形成臺階結(jié)構(gòu)。
[0008]所述臺階PN結(jié)嵌入在襯底上表面，臺階PN結(jié)底部與襯底上表面處于同一平面；在襯底的上表面邊緣生長有氧化層，所述氧化層并覆蓋臺階PN結(jié)；在臺階PN結(jié)的底部上方設有鋁層，所述鋁層并覆蓋氧化層邊緣。
[0009]所述襯底為N型襯底，片厚200 μ m，電阻率50 ;所述氧化層厚度2 μ m?
[0010]所述外圍為P-區(qū)，硼擴散，結(jié)深50 μπι，表面方塊電阻500 ;所述圓形階面凹陷為P+區(qū)，硼擴散，結(jié)深20 μ m，表面方塊電阻20。
[0011]所述襯底雙面拋光，各去除10 μ m表面損傷層。
[0012]本發(fā)明的有益效果
[0013]采用XJ4810半導體特性圖示儀對應用本發(fā)明的環(huán)狀PN結(jié)的恒流二極管進行試驗測試，結(jié)果如圖4所示，Vl = 270，表明擊穿電壓已經(jīng)達到270V以上，圓圈標記處顯示為Il+Δ i的恒流區(qū)特征。通過以上試驗可知，應用本發(fā)明的環(huán)狀PN結(jié)的恒流二極管具備恒流特性，且擊穿電壓已突破現(xiàn)有產(chǎn)品的2倍以上。通過調(diào)整襯底材料、P-以及P+濃度，可以進一步調(diào)整擊穿電壓以及恒流電流，為高壓恒流器件提供一種可行性方案。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明環(huán)狀PN結(jié)剖面示意圖。
[0015]圖2為本發(fā)明環(huán)狀PN結(jié)俯視示意圖。
[0016]圖3為本發(fā)明環(huán)狀PN結(jié)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖4為試驗效果圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步說明，但本發(fā)明的保護范圍不限于此:
[0019]實施例1，結(jié)合圖1-圖2，一種環(huán)狀PN結(jié)結(jié)構(gòu)，所述環(huán)狀PN結(jié)采用臺階PN結(jié)2，在其PN結(jié)面中心位置構(gòu)造有圓形階面凹陷2-1，與外圍2-2形成臺階結(jié)構(gòu)。
[0020]實施例2，結(jié)合圖3，如實施例1所述的一種環(huán)狀PN結(jié)結(jié)構(gòu)，它包括實施例1中所述的臺階PN結(jié)2，所述臺階PN結(jié)2嵌入在襯底I上表面，臺階PN結(jié)2底部與襯底I上表面處于同一平面；在襯底I的上表面邊緣生長有氧化層3，所述氧化層3并覆蓋臺階PN結(jié)2 ;在臺階PN結(jié)2的底部上方設有鋁層4，所述鋁層4并覆蓋氧化層3邊緣。
[0021]實施例3，如實施例2所述的一種環(huán)狀PN結(jié)結(jié)構(gòu)，所述襯底I為N型襯底，片厚200 μm，電阻率50 ;所述氧化層3厚度2 μπι。
[0022]實施例4，如實施例3所述的一種環(huán)狀PN結(jié)結(jié)構(gòu)，所述外圍2-2為P-區(qū)，硼擴散，結(jié)深50 μ m，表面方塊電阻500 ;所述圓形階面凹陷2-1為P+區(qū)，硼擴散，結(jié)深20 μ m，表面方塊電阻20。
[0023]實施例5，如實施例3所述的一種環(huán)狀PN結(jié)結(jié)構(gòu)，所述襯底I雙面拋光，各去除10 μ m表面損傷層。
[0024]作用原理及試驗結(jié)果結(jié)合圖4，當P區(qū)接-電，N區(qū)接+電，本發(fā)明產(chǎn)品處于反向擊穿狀態(tài)，當電壓升至VI，P+區(qū)的PN結(jié)被反向擊穿，電流上升，當電流達到II，P+區(qū)的PN結(jié)完全打開，P-區(qū)開始承受耐壓，電流為11+ Δ i，當電壓達到V2，P-區(qū)被反向擊穿，整個PN結(jié)完全打開。Vl = 270，表明擊穿電壓已經(jīng)達到270V以上，圓圈標記處顯示為11+Λ i的恒流區(qū)特征。通過以上試驗可知，本發(fā)明結(jié)構(gòu)具備恒流特性，且擊穿電壓已突破現(xiàn)有產(chǎn)品的2倍以上。通過調(diào)整襯底材料、P-以及P+濃度，可以進一步調(diào)整擊穿電壓以及恒流電流，為高壓恒流器件提供一種可行性方案。
[0025]本文中所描述的具體實施例僅僅是對本發(fā)明精神做舉例說明。本發(fā)明所屬技術領域的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權利要求書所定義的范圍。
【主權項】
1.一種環(huán)狀PN結(jié)，其特征在于所述環(huán)狀PN結(jié)采用臺階PN結(jié)(2)，在其PN結(jié)面中心位置構(gòu)造有圓形階面凹陷(2-1)，與外圍(2-2)形成臺階結(jié)構(gòu)。2.根據(jù)權利要求1所述的一種環(huán)狀PN結(jié)，所述臺階PN結(jié)⑵嵌入在襯底⑴上表面，臺階PN結(jié)(2)底部與襯底(I)上表面處于同一平面；在襯底(I)的上表面邊緣生長有氧化層(3)，所述氧化層(3)并覆蓋臺階PN結(jié)⑵；在臺階PN結(jié)⑵的底部上方設有鋁層(4)，所述鋁層(4)并覆蓋氧化層(3)邊緣。3.根據(jù)權利要求2所述的一種環(huán)狀PN結(jié)，其特征在于所述襯底⑴為N型襯底，片厚200 μ m，電阻率50 ;所述氧化層(3)厚度2 μ m。4.根據(jù)權利要求3所述的一種環(huán)狀PN結(jié)，其特征在于所述外圍(2-2)為P-區(qū)，硼擴散，結(jié)深50 μm，表面方塊電阻500;所述圓形階面凹陷(2-1)為P+區(qū)，硼擴散，結(jié)深20 μm，表面方塊電阻20。5.根據(jù)權利要求3所述的一種環(huán)狀PN結(jié)，其特征在于所述襯底(I)雙面拋光，各去除.10 μ m表面損傷層。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種環(huán)狀PN結(jié)，所述環(huán)狀PN結(jié)采用臺階PN結(jié)，在其PN結(jié)面中心位置構(gòu)造有圓形階面凹陷，與外圍形成臺階結(jié)構(gòu)。所述環(huán)狀PN結(jié)嵌入在襯底上表面，環(huán)狀PN結(jié)底部與襯底上表面處于同一平面；在襯底的上表面邊緣生長有氧化層，所述氧化層并覆蓋環(huán)狀PN結(jié)；在環(huán)狀PN結(jié)的底部上方設有鋁層，所述鋁層并覆蓋氧化層邊緣。應用本發(fā)明的環(huán)狀PN結(jié)結(jié)構(gòu)的恒流二極管具備恒流特性，且擊穿電壓已突破現(xiàn)有產(chǎn)品的2倍以上。
【IPC分類】H01L29/861, H01L29/06
【公開號】CN104952911
【申請?zhí)枴緾N201510319657
【發(fā)明人】倪俠, 張俊
【申請人】江蘇東晨電子科技有限公司
【公開日】2015年9月30日
【申請日】2015年6月11日