專利名稱：一種鰭型pin二極管的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于二極管技術領域，特別涉及一種電力半導體逆變器裝置的關鍵器件
PIN 二極管。
背景技術：
目前電力半導體逆變器裝置用的關鍵器件一般采用二極管，具體來分，有PN型和PIN 型。逆變器裝置的負載大多是感應式負載的電動機。在工作過程中，電流在感應式負載和支架元件的閉合電路之間在逆變器裝置中，通常以IGBT作為開關進行工作，通過重復截止狀態(tài)和導通狀態(tài)來控制電能。在IGBT導通的狀態(tài)下，PIN 二極管中不流過電流，PIN 二極管處于截止狀態(tài)。另一方面，在IGBT截止的狀態(tài)下，PIN 二極管中流過電流，PIN 二極管處于導通狀態(tài)。為了提高逆變器裝置的開關特性，要求盡快使PIN 二極管從導通狀態(tài)轉變到截止狀態(tài)。為此，需要在PIN 二極管中縮短壽命。若縮短壽命則存在使導通電阻變高這一問題。因此，為了既確保PIN 二極管的開關特性又降低導通電阻，就要求高精度地控制PIN二極管的壽命。PIN 二極管的常規(guī)結構為:本征半導體層夾在P型和η型半導體層之間，構成三文治式的橫向三層結構。這種常規(guī)的橫向PIN 二極管在小型化方面受到限制，因為在橫向形成的PIN 二極管的情況下，降低特征尺寸導致P層、i層和η層之間的結面積受到限制。中國已授權專利CN100583460C公開了一種PIN 二極管，其采用的鰭型結構在一定程度上能夠改善降低特征尺寸而限制的結面積。但是該專利公開的PIN 二極管的靈敏度還是不足
發(fā)明內容
:為此，本發(fā)明提出了一種鰭型PIN 二極管的新結構，采用本發(fā)明提出的PIN 二極管，能夠在降低特征尺寸的同時，解決現(xiàn)有技術的問題。本發(fā)明提出的鰭型PIN 二極管的結構包括:襯底；N+摻雜層，其在襯底上形成，N+摻雜層由在襯底的表面上橫向生長的部分以及突出該橫向生長部分的鰭型部分共同構成，以形成倒T型結構；Ν-摻雜層，其在N+摻雜層上形成，該N-摻雜層包括第一部分和第二部分，所述第一部分覆蓋N+摻雜層的橫向生長部分，所述第二部分覆蓋N+摻雜層的鰭型部分；絕緣層，其在N-摻雜層的第一部分上形成；本征半導體層，其覆蓋絕緣層的部分表面，并包圍所述N-摻雜層；Ρ-摻雜層，其覆蓋絕緣層的部分表面并包圍所述本征半導體層；Ρ+摻雜層，其覆蓋絕緣層的部分表面并包圍所述P-摻雜層。本發(fā)明提出的PIN 二極管結構，具有鰭型的Ρ+Ρ-ΙΝ-Ν+結構(I即為本征半導體層)。其中高濃度的P+摻雜層的作用為實現(xiàn)歐姆接觸和正向導通時快速注入空穴，從而降低導通壓降；次高濃度的P-摻雜層的作用為直接向本征半導體層(I層)注入空穴并同本征半導體層(I層)形成PN結，承受高的反向電壓，本征半導體層(I層)的作用為傳輸載流子，承受高的反向電壓；次高濃度的N-摻雜層的作用為直接向本征半導體層(I層)注入電子，并阻擋本征半導體層(I層)的反向時的擴展，防止穿通，高濃度的N+摻雜層的作用為實現(xiàn)歐姆接觸和正向導通時快速注入電子，降低導通壓降。


圖1為本發(fā)明提出的PIN 二極管結構示意圖。
具體實施方式
:如圖1所示，本發(fā)明提出的鰭型PIN二極管的結構包括:襯底100，襯底100可以采用本領域常規(guī)的半導體材料，例如硅、鍺、鍺化硅、砷化鎵、磷化銦等；N+摻雜層102，其在襯底100上形成，該N+摻雜層102由在襯底的表面上橫向生長的部分以及突出該橫向生長部分的鰭型部分共同構成，以形成倒T型結構，N+摻雜層102通過向硅、鍺等材料內摻入高濃度的η型雜質來形成，該η型雜質例如磷(P)或砷(As)，在本發(fā)明中，優(yōu)選采用磷作為η型雜質，其摻雜濃度大約為IX IO19CnT3至IX IO21CnT3之間；Ν-摻雜層103，其在N+摻雜層102上形成，該N-摻雜層103包括第一部分1031和第二部分1032，所述第一部分1031覆蓋N+摻雜層102的橫向生長部分，所述第二部分1032覆蓋N+摻雜層102的鰭型部分，N-摻雜層同樣可以通過向硅、鍺等半導體材料內摻入例如磷(P)或砷(As)的η型雜質來形成，在本發(fā)明中，優(yōu)選采用磷作為η型雜質,其摻雜濃度大約為5X 1015cm_3至5Χ 1016cm_3之間。絕緣層101，其在N-摻雜層103的第一部分1031上形成，該絕緣層為淺溝槽絕緣層(STI)結構；絕緣層101使得N-摻雜層103與P-摻雜層105和P+摻雜層106隔離，從而可以避免不期望的電子泄漏和短路；本征半導體層104，其覆蓋絕緣層101的部分表面，并包圍所述N-摻雜層103 ;本征半導體層104可以采用與N-摻雜層同樣的材料來形成。P-摻雜層105，其覆蓋絕緣層101的部分表面并包圍所述本征半導體層104，P_摻雜層105通過向娃、鍺等半導體材料摻入P型雜質來形成，P型雜質例如為硼(B),該P-摻雜層的摻雜濃度大約為:1 X IO15CnT3至I X IO16CnT3 ；P+摻雜層106，其覆蓋絕緣層101的部分表面并包圍所述P-摻雜層105，P+摻雜層106通過向娃、鍺等半導體材料摻入P型雜質來形成，P型雜質例如為硼(B),該P+摻雜層106的摻雜濃度大約為:5X IO18CnT3至IX 1020cnT3。需要特別說明的是，雖然本實施方式中指出了 N+摻雜層、N-摻雜層、本征半導體層、P-摻雜層以及P+摻雜層可有硅或鍺等半導體材料構成，但這并不是說N+摻雜層、N-摻雜層、本征半導體層、P-摻雜層以及P+摻雜層的材料可互不相同，本發(fā)明中，上述各層在采用相同材料的前提下，可選擇硅或鍺等半導體材料構成。以上實施方式已經對本發(fā)明進行了詳細的介紹，但上述實施方式并非為了限定本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的保護范圍由所附的權利要求限定。
權利要求
1.一種鰭型PIN 二極管，其特征在于: 所述PIN 二極管具有襯底； N+摻雜層，其在襯底上形成； N-摻雜層，其在N+摻雜層上形成；絕緣層，其在N-摻雜層上形成； 本征半導體層，其覆蓋絕緣層的部分表面，并包圍所述N-摻雜層； P-摻雜層，其覆蓋絕緣層的部分表面并包圍所述本征半導體層； P+摻雜層，其覆蓋絕緣層的部分表面并包圍所述P-摻雜層。
2.如權利要求1所述的鰭型PIN二極管，其特征在于: 所述N+摻雜層由在襯底的表面上橫向生長的部分以及突出該橫向生長部分的鰭型部分共同構成，以形成倒T型結構； 所述N-摻雜層包括第一部分和第二部分，所述第一部分覆蓋N+摻雜層的橫向生長部分，所述第二部分覆蓋N+摻雜層的鰭型部分； 所述絕緣層在N-摻雜層的第一部分上形成。
3.如權利要求1或2所述的鰭型PIN二極管，其特征在于: N+摻雜層的摻雜濃度大約為I X IO19CnT3至I X IO21CnT3之間；N_摻雜層的摻雜濃度大約為5X IO15CnT3至5X IO16CnT3之間；P-摻雜層的摻雜濃度大約為:1 X IO15CnT3至I X IO16CnT3之間；P+摻雜層的摻雜濃度大約為:5X 1018cm_3至I X IO20Cm-3之間。
4.如權利要求1-3任意之一所述的鰭型PIN二極管，其特征在于: 所述N+摻雜層、N-摻雜層、本征半導體層、P-摻雜層以及P+摻雜層由相同的半導體材料構成，例如硅或鍺。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鰭型PIN二極管，所述PIN二極管具有襯底;N+摻雜層，其在襯底上形成；N-摻雜層，其在N+摻雜層上形成；絕緣層，其在N-摻雜層上形成；本征半導體層，其覆蓋絕緣層的部分表面，并包圍所述N-摻雜層；P-摻雜層，其覆蓋絕緣層的部分表面并包圍所述本征半導體層；P+摻雜層，其覆蓋絕緣層的部分表面并包圍所述P-摻雜層。
文檔編號H01L29/868GK103208532SQ201310063309
公開日2013年7月17日 申請日期2013年2月28日 優(yōu)先權日2013年2月28日
發(fā)明者童小春 申請人:溧陽市宏達電機有限公司