双向导通EDS二极管芯片及其制造方法

摘要

本发明提供了一种双向导通EDS二极管芯片及其制造方法，该芯片包括N型衬底，N型衬底的正面设有两个并列的P区，N型衬底的正面覆盖有氧化层，氧化层上对应P区设有两个并列的金属接点，金属接点穿过氧化层并与P区接触。该方法包括：制作N型衬底，正面热氧化；光刻、扩散形成P区；正面形成新的绝缘材料层；光刻、蒸铝形成金属层；光刻金属层，形成金属接点；背面减薄。本发明构简单，制造时无需双面光刻，降低了工艺复杂性；封装时，可以通过背面粘接或焊接，结构稳定，且不会发生导通，可靠性高。通过在平面结构上横向集成了两个PN结，实现了浪涌电流抑制以及静电保护，双向稳压性能一致性好。

说明书

技术领域

本发明涉及双向二极管技术领域，具体涉及一种双向导通EDS二极管芯片及其制造方法。

背景技术

双向二极管被广泛应用到敏感器件的电压保护，双向二极管并联在被保护电路的前端，当外界突然输入一浪涌电流时，双向二极管内部产生雪崩击穿效应，由高阻抗态瞬间变为低阻抗态，可以在超短的时间吸收该电流，并把稳压值钳制到一固定电压值，以保护该双向二极管并联的电路不受浪涌电流的影响。

现有的双向二极管主要是纵向结构，制造时需要双向光刻，制造工艺较复杂。封装时，需要在芯片的底端或两端设置金属焊料，容易发生导通现象，存在封装可靠性的隐患。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种双向导通EDS二极管芯片及其制造方法。

本发明通过以下技术方案得以实现。

本发明提供了一种双向导通EDS二极管芯片，包括N型衬底，所述N型衬底的正面设有两个并列的P区，N型衬底的正面覆盖有氧化层，氧化层上对应P区设有两个并列的金属接点，金属接点穿过氧化层并与P区接触。

所述N型衬底、氧化层、金属接点的总厚度为200～250μm。

所述氧化层厚度为600～1000nm。

所述氧化层为氧化硅。

所述金属接点的厚度为3～5μm。

所述金属接点为铝。

所述N型衬底的背面还设有背金属层。

所述背金属层从N型衬底开始依次为钛层、镍层、银层。

所述钛层、镍层、银层厚度依次为钛层80nm～100nm，镍层80nm～100nm，银层140nm～150nm。

本发明还提供了上述双向导通EDS二极管芯片的制造方法，包括如下步骤：

步骤一、制作N型衬底，并在N型衬底的正面进行热氧化，形成二氧化硅氧化层；

步骤二、第一次光刻，刻蚀去除并列的两个区域的二氧化硅层，然后扩散形成两个并列的P区；

步骤三、在正面进行LPCVD工艺或者PECVD的SIPOS工艺，形成新的绝缘材料层；

步骤四、第二次光刻，使P区用于连接金属接点的区域暴露出来，然后用电子束蒸发形成金属层；

步骤五、第三次光刻，刻蚀步骤四的金属层，只保留P区位置的金属层，形成金属接点；

步骤六、在N型衬底背面进行物理减薄，并对正面进行合金处理，使金属接点与P区接触处形成铝硅合金。

所述步骤一中，选取<111>晶向N型抛光片材料制作N型衬底。电阻为0.01-0.03欧姆，更适合于本发明的二极管芯片。

所述步骤三中，新的绝缘材料层为氧化硅、SIPOS、BPSG中任一种。

所述步骤四中，金属层为厚度3～5μm的铝。

所述步骤六中，合金处理为，将N型衬底放入420～470℃的环境中处理40～60分钟。电阻值最小，接触性能最好。

还包括如下步骤：步骤七、在N型衬底背面进行金属化，依次渡钛80nm～100nm，镍80nm～100nm，银140nm～150nm。

本发明的有益效果在于：

本发明构简单，制造时无需双面光刻，降低了工艺复杂性；另外，封装时，可以通过背面粘接或焊接，结构稳定，且不会发生导通，可靠性高。通过在平面结构上横向集成了两个PN结，实现了浪涌电流抑制以及静电保护，双向稳压性能一致性好。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图中：1-金属接点；2-氧化层；3-P区；4-N型衬底；5-背金属层。

具体实施方式

下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。

本发明提供了一种双向导通EDS二极管芯片，包括N型衬底4，所述N型衬底4的正面设有两个并列的P区3，N型衬底4的正面覆盖有氧化层2，氧化层2上对应P区3设有两个并列的金属接点1，金属接点1穿过氧化层2并与P区3接触。

封装时，在金属接点1上焊接电极引线，通过电极引线分别接至电极；将N型衬底4背面烧焊在管壳上，管壳外表面绝缘，或者将N型衬底4用绝缘胶粘接在管壳上；管壳与电机引线之间绝缘。在电流方向上，该结构形成近似水平方向的“金属接点1—P区3—N型衬底4—P区3—金属接点1”的对称通路，无论电流方向是正向还是反向，均会遇到一个反向的PN结，从而使电压固定在一个固定范围内，保护电路。

本发明构简单，制造时无需双面光刻，降低了工艺复杂性；另外，封装时，可以通过背面粘接或焊接，结构稳定，且不会发生导通，可靠性高。通过在平面结构上横向集成了两个PN结，实现了浪涌电流抑制以及静电保护，双向稳压性能一致性好。

所述N型衬底4、氧化层2、金属接点1的总厚度为200～250μm。

所述氧化层2厚度为600～1000nm。氧化层过薄则可能直接被击穿，过厚则工艺时间过长，同时不利于刻蚀，在该厚度下，保证了安全性，不易击穿，且便于刻蚀。

所述氧化层2为氧化硅。

所述金属接点1的厚度为3～5μm。金属接点过薄则打线时可能引起硅的损伤，过厚则金属薄膜可能出现分层脱落等情况，使用该厚度，保证了金属接点的稳固性，且防止打线时出现硅损伤，保证了安全性。

所述金属接点1为铝。

所述N型衬底4的背面还设有背金属层5。封装时，便于用背金属层5通过金属烧焊固定在管壳上，提高结构强度。

所述背金属层5从N型衬底4开始依次为钛层、镍层、银层。

所述钛层、镍层、银层厚度依次为钛层80nm～100nm，镍层80nm～100nm，银层140nm～150nm。

该结构的背金属层5烧焊工艺性好，缺陷发生率低，结构强度大，抗震性能好。

本发明还提供了上述双向导通EDS二极管芯片的制造方法，包括如下步骤：

步骤一、制作N型衬底4，并在N型衬底4的正面进行热氧化，形成二氧化硅氧化层2；

步骤二、第一次光刻，刻蚀去除并列的两个区域的二氧化硅层，然后扩散形成两个并列的P区3；

步骤三、在正面进行LPCVD工艺或者PECVD的SIPOS工艺，形成新的绝缘材料层；

步骤四、第二次光刻，使P区3用于连接金属接点1的区域暴露出来，然后用电子束蒸发形成金属层；

步骤五、第三次光刻，刻蚀步骤四的金属层，只保留P区3位置的金属层，形成金属接点1；

步骤六、在N型衬底4背面进行物理减薄，并对正面进行合金处理，使金属接点1与P区3接触处形成铝硅合金。

所述步骤一中，选取<111>晶向N型抛光片材料制作N型衬底4。电阻为0.01～0.03欧姆，更适合于本发明的二极管芯片。

所述步骤三中，新的绝缘材料层为氧化硅、SIPOS、BPSG中任一种。

所述步骤四中，金属层为厚度3～5μm的铝。

所述步骤六中，合金处理为，将N型衬底4放入420～470℃的环境中处理40～60分钟。电阻值最小，接触性能最好。

还包括如下步骤：步骤七、在N型衬底4背面进行金属化，依次渡钛80nm～100nm，镍80nm～100nm，银140nm～150nm。