專利名稱：Pin二極管及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)，特別涉及PIN 二極管及其制造方法。
背景技術(shù)：
射頻電子開關(guān)的典型應(yīng)用是無線收發(fā)器。無線收發(fā)器如圖1所示，通常有以下四個(gè)部分組成功率放大器(PA)、低噪聲放大器(LNA)、射頻電子開關(guān)、邏輯控制電路。功率放大器和低噪聲放大器通過射頻電子開關(guān)連接到天線，對射頻信號進(jìn)行發(fā)射和接收。由于從功率放大器傳給天線的信號必須足夠強(qiáng)，與其連接的射頻電子開關(guān)需要盡量低的正向?qū)〒p耗。而對低噪聲放大器，從功率放大器來的信號會從反偏(關(guān)閉)的射頻電子開關(guān)進(jìn)來從而形成信號串?dāng)_，與其連接的射頻電子開關(guān)需要盡量高的反向隔離。應(yīng)用于射頻領(lǐng)域，射頻電子開關(guān)必須具備以下特征1.盡量低的傳輸延遲。2.插入(正向?qū)?損耗要盡量低。3.反向隔離度要盡量高。PIN二極管(positive-intrinsic-negative diode)由高摻雜的P型陽極，無或低摻雜的寬的本征硅區(qū)(Intrinsic)，以及高摻雜的N型陰極組成。其工作原理為當(dāng)PIN 二極管加上一個(gè)超過導(dǎo)通閾值的電壓時(shí)，低摻雜的本征硅區(qū)被完全耗盡，結(jié)電容急速增加，導(dǎo)通電阻(插入損耗)降低；當(dāng)二極管反偏時(shí)，耗盡區(qū)寬度近似等于本征硅區(qū)寬度，結(jié)電容很小，導(dǎo)通電阻很大，隔離度很高。PIN二極管可以用作射頻電子開關(guān)，廣泛應(yīng)用于需要對射頻信號進(jìn)行開啟和關(guān)閉的電路中。PIN 二極管的插入損耗和隔離度近似與本征硅區(qū)的厚度的平方成正比。所以，對低插入損耗要求，要盡量降低本征硅區(qū)厚度；對高隔離度要求，則需要盡量增加本征硅區(qū)厚度。常規(guī)的PIN二極管器件結(jié)構(gòu)如圖4所示，包括摻雜的P型陽極13、無或低摻雜的寬的本征硅區(qū)12、高摻雜的N型陰極11，常規(guī)的PIN二極管多采用分立器件的形式，其制造工藝步驟為一.在高砷摻雜的硅基底(N型陰極)11上，用外延方法生長無摻雜或低摻雜的本征硅區(qū)12，如圖2所示；二 .在本征硅區(qū)12上部進(jìn)行硼離子注入，熱退火，形成高摻雜的P型陽極13，如圖 3所示；三.進(jìn)行晶片正面金屬化，減薄和背面鍍金，切割封裝，得到常規(guī)的PIN 二極管器件，如圖4所示。上述常規(guī)的PIN 二極管，對不同的插入損耗和隔離度要求，可采用不同的外延厚度(本征硅區(qū)厚度)。這種方案成熟可靠，市場上已有封裝好的產(chǎn)品出售。但是由于采用不同的外延厚度難以在常規(guī)BiCOMS工藝中實(shí)現(xiàn)，對不同的插入損耗和隔離度要求的常規(guī)的 PIN 二極管無法同CMOS同時(shí)集成在同一塊芯片上，通常只能采用分立器件的形式。因此常規(guī)的PIN 二極管需要在PCB板上外接，體積大，對不同插入損耗和反向隔離度要求，需購買不同產(chǎn)品，費(fèi)用高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供PIN 二極管，導(dǎo)通電阻低并且其制造工藝能兼容于BiCMOS工藝。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的提供的一種PIN 二極管，包括基板、N型陰極、本征半導(dǎo)體、P型陽極、隔離區(qū)、N型外基區(qū)陰極，所述基板上方形成有圓片狀N型陰極，圓片狀N 型陰極的中間部分上方生長有本征半導(dǎo)體，圓片狀N型陰極的周邊部分上方形成有與圓片狀N型陰極同軸的圓環(huán)狀N型外基區(qū)陰極，所述本征半導(dǎo)體靠近所述N型陰極端的周邊同圓環(huán)狀N型外基區(qū)陰極相貼，所述本征半導(dǎo)體遠(yuǎn)離N型陰極端的中央?yún)^(qū)域上方形成有與圓片狀N型陰極同軸的圓片狀P型陽極，所述本征半導(dǎo)體遠(yuǎn)離N型陰極端的周邊及圓片狀P型陽極周邊同圓環(huán)狀N型外基區(qū)陰極之間通過與圓片狀N型陰極同軸的圓環(huán)狀隔離區(qū)隔離。所述N型外基區(qū)陰極所述N型陰極為正八邊形圓片狀，所述N型外基區(qū)陰極為正八邊形圓環(huán)狀，所述隔離區(qū)為正八邊形圓環(huán)狀，所述P型陽極為正八邊形圓片狀。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的提供的另一種PIN 二極管，包括基板、N型陰極、本征半導(dǎo)體、P型陽極、隔離區(qū)、N型外基區(qū)陰極，所述基板上方形成有圓環(huán)狀N型陰極，圓環(huán)狀N型陰極的圓環(huán)內(nèi)緣端上方及圓環(huán)狀N型陰極的圓環(huán)內(nèi)區(qū)域的基板上方生長有本征半導(dǎo)體，圓環(huán)狀N型陰極的圓環(huán)外緣端上方形成有與圓環(huán)狀N型陰極同軸的圓環(huán)狀N型外基區(qū)陰極，所述本征半導(dǎo)體靠近所述N型陰極端的周邊同圓環(huán)狀N型外基區(qū)陰極相貼，所述本征半導(dǎo)體遠(yuǎn)離N型陰極端的中央?yún)^(qū)域上方形成有與圓環(huán)狀N型陰極同軸的圓片狀P型陽極， 所述本征半導(dǎo)體遠(yuǎn)離N型陰極端的周邊及圓片狀P型陽極周邊同圓環(huán)狀N型外基區(qū)陰極之間通過與圓環(huán)狀N型陰極同軸的圓環(huán)狀隔離區(qū)隔離。所述N型陰極為正八邊形圓環(huán)狀，所述N型外基區(qū)陰極為正八邊形圓環(huán)狀，所述隔離區(qū)為正八邊形圓環(huán)狀，所述P型陽極為正八邊形圓片狀。圓環(huán)狀N型陰極的圓環(huán)下方中央?yún)^(qū)域的基板中可以形成有N型深阱。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的還提供了一種PIN 二極管制造方法，包括以下步驟步驟一.在P型的基板上用N離子注入的方法，形成一個(gè)圓片狀N型陰極；步驟二 .在包括圓片狀N型陰極的整個(gè)基板上表面生長外延層；步驟三.在圓片狀N型陰極上方的外延層上形成與圓片狀N型陰極同軸的圓環(huán)狀隔離區(qū)；步驟四.在圓環(huán)狀隔離區(qū)外緣外的外延層，沿圓環(huán)狀隔離區(qū)的外緣進(jìn)行N離子注入直達(dá)圓片狀N型陰極，形成與圓片狀N型陰極同軸的圓環(huán)狀N型外基區(qū)陰極；步驟五.在圓環(huán)狀隔離區(qū)內(nèi)緣內(nèi)的外延層上方，進(jìn)行高劑量的硼離子注入形成高摻雜的與圓片狀N型陰極同軸的圓片狀P型陽極。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的還提供了另一種PIN 二極管的制造方法，包括以下步驟步驟一.在P型的基板上用N離子注入的方法，形成一個(gè)圓環(huán)狀N型陰極；步驟二 .在包括圓環(huán)狀N型陰極的整個(gè)基板上表面生長外延層；
步驟三.在圓環(huán)狀N型陰極上方的外延層上形成與圓環(huán)狀N型陰極同軸的圓環(huán)狀 隔離區(qū)；步驟四.在圓環(huán)狀隔離區(qū)外緣外的外延層，沿圓環(huán)狀隔離區(qū)的外緣進(jìn)行N離子注 入直達(dá)圓環(huán)狀N型陰極，形成與圓環(huán)狀N型陰極同軸的圓環(huán)狀N型外基區(qū)陰極；步驟五.在圓環(huán)狀隔離區(qū)內(nèi)緣內(nèi)的外延層上方，進(jìn)行高劑量的硼離子注入形成高 摻雜的與圓環(huán)狀N型陰極同軸的P型陽極?？梢栽诓襟E一之后，在圓環(huán)狀N型陰極的圓環(huán)形中心區(qū)下方的基板進(jìn)行N離子注 入，形成N型深阱，然后再進(jìn)行步驟ニ。本發(fā)明的PIN ニ極管，P型陽極采用圓片狀，周邊的N型外基區(qū)陰極采用圓環(huán)狀， 這樣陽極電流可均勻的流向陰極，從而使從P型陽極到N型陰極的導(dǎo)通電阻最小。但在光 刻版制作和硅片制造エエ藝流程中，正圓形是較難實(shí)現(xiàn)的，一般用正六邊形、正八邊形、正 十六邊形等接近圓的形狀來代替，其中正八邊形是最常采用的折中。在其制造エ藝中，可以 利用離子注入方法形成的外基區(qū)陰極將N型陰極連接到芯片表面。對不同的插入損耗和隔 離度要求，可以通過不同的P型陽極有源區(qū)面積和P型陽極到外基區(qū)陰極有源區(qū)邊沿間距 達(dá)到，無需采用不同的外延厚度，可以通過版圖的改變在同一エ藝流程中實(shí)現(xiàn)不同插入損 耗和反向隔離度要求。本發(fā)明的PIN ニ極管的制造就可以將集成到常規(guī)(或鍺硅)BiCMOS エ藝中，從而在單芯片實(shí)現(xiàn)無線收發(fā)器的完整功能，不需要增加工藝費(fèi)用，為在單芯片實(shí)現(xiàn) 無線收發(fā)器的完整功能提供了低成本解決方案


下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)ー步詳細(xì)說明。圖1是無線收發(fā)器示意圖；圖2是常規(guī)的PIN ニ極管的制造エ藝步驟ー示意圖；圖3是常規(guī)的PIN ニ極管的制造エ藝步驟ニ示意圖；圖4是常規(guī)的PIN ニ極管的器件結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明的第一實(shí)施方式的PIN ニ極管的制造エ藝步驟ー示意圖；圖6是本發(fā)明的第一實(shí)施方式的PIN ニ極管的制造エ藝步驟ニ示意圖；圖7是本發(fā)明的第一實(shí)施方式的PIN ニ極管的制造エ藝步驟三示意圖；圖8是本發(fā)明的第一實(shí)施方式的PIN ニ極管的制造エ藝步驟四示意圖；圖9是本發(fā)明的第一實(shí)施方式的PIN ニ極管的器件結(jié)構(gòu)示意圖；圖10是本發(fā)明的第一實(shí)施方式的PIN ニ極管的器件結(jié)構(gòu)俯視示意圖；圖11是本發(fā)明的第二實(shí)施方式的PIN ニ極管的制造エ藝步驟ー示意圖；圖12是本發(fā)明的第二實(shí)施方式的PIN ニ極管的制造エ藝步驟ニ示意圖；圖13是本發(fā)明的第二實(shí)施方式的PIN ニ極管的制造エ藝步驟三示意圖；圖14是本發(fā)明的第二實(shí)施方式的PIN ニ極管的制造エ藝步驟四示意圖；圖15是本發(fā)明的第二實(shí)施方式的PIN ニ極管的制造エ藝步驟五示意圖；圖16是本發(fā)明的第二實(shí)施方式的PIN ニ極管的器件結(jié)構(gòu)示意圖；圖17是本發(fā)明的第二實(shí)施方式的PIN ニ極管的器件結(jié)構(gòu)俯視示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的PIN 二極管第一實(shí)施方式如圖9所示，包括基板1、N型陰極11、本征半導(dǎo)體12、P型陽極13、隔離區(qū)14、N型外基區(qū)陰極111，所述基板1上方形成有圓片狀N型陰極11，圓片狀N型陰極11的中間部分上方生長有本征半導(dǎo)體12，圓片狀N型陰極11的周邊部分上方形成有與圓片狀N型陰極11同軸的圓環(huán)狀N型外基區(qū)陰極111，所述本征半導(dǎo)體12靠近所述N型陰極11端的周邊同圓環(huán)狀N型外基區(qū)陰極111相貼，所述本征半導(dǎo)體 12遠(yuǎn)離N型陰極11端的中央?yún)^(qū)域上方形成有與圓片狀N型陰極11同軸的圓片狀P型陽極 13，所述本征半導(dǎo)體12遠(yuǎn)離N型陰極11端的周邊及圓片狀P型陽極13周邊同圓環(huán)狀外基區(qū)陰極111之間通過與圓片狀N型陰極11同軸的圓環(huán)狀隔離區(qū)14隔離。所述N型陰極11、所述N型外基區(qū)陰極111、所述隔離區(qū)14、所述P型陽極可以同時(shí)為正六邊形、正八邊形、正十六邊形等接近圓的形狀，作為一較佳實(shí)施例，第一實(shí)施方式的PIN 二極管的俯視圖如圖10所示，所述N型陰極11為正八邊形圓片狀，所述N型外基區(qū)陰極111為正八邊形圓環(huán)狀，所述隔離區(qū)14為正八邊形圓環(huán)狀，所述P型陽極13為正八邊形圓片狀。第一實(shí)施方式的PIN 二極管的制造方法如圖5 9所示，包括以下步驟步驟一.在P型的硅基板1上用N離子注入的方法，經(jīng)高溫、退火后，形成一個(gè)圓片狀N型陰極11，如圖5所示。N型陰極11的離子注入的注入雜質(zhì)為砷，注入劑量為 lel5cnT2 lel6cnT2、注入能量為 20keV IOOkeV。步驟二 .在包括圓片狀N型陰極11的整個(gè)硅基板上表面生長外延層12，如圖6所示。所述外延層12為無摻雜或N型輕摻雜，雜質(zhì)為磷，通過在位摻雜的方法進(jìn)行摻雜，摻雜濃度小于kl5cnT3。步驟三.在圓片狀N型陰極11上方的外延層12上形成與圓片狀N型陰極11同軸的圓環(huán)狀隔離區(qū)14，隔離區(qū)14可以是場氧，也可以是淺槽，如圖7所示。步驟四.在圓環(huán)狀隔離區(qū)14外緣外的外延層12，沿圓環(huán)狀隔離區(qū)14的外緣進(jìn)行N 離子注入直達(dá)圓片狀N型陰極11，形成與圓片狀N型陰極11同軸的圓環(huán)狀N型外基區(qū)陰極 111，如圖8所示。N型外基區(qū)陰極111的離子注入的注入雜質(zhì)為磷，注入劑量為lel5CnT2 lel6cnT2、注入能量為 50keV 200keV。步驟五.在圓環(huán)狀隔離區(qū)14內(nèi)緣內(nèi)的外延層12上方，進(jìn)行高劑量的硼離子注入， 形成高摻雜的與圓片狀N型陰極11同軸的P型陽極13，如圖9所示。P型陽極13的離子注入的工藝條件為注入雜質(zhì)為硼，注入劑量為lel5Cm_2 lel6Cm_2、注入能量為^ceV 20keVo本發(fā)明的PIN 二極管第二實(shí)施方式如圖16所示，包括基板1、N型陰極11、本征半導(dǎo)體12、P型陽極13、隔離區(qū)14、N型外基區(qū)陰極111，所述基板1上方形成有圓環(huán)狀N型陰極11，圓環(huán)狀N型陰極11的圓環(huán)內(nèi)緣端上方及圓環(huán)狀N型陰極11的圓環(huán)內(nèi)區(qū)域的基板 1上方生長有本征半導(dǎo)體12，圓環(huán)狀N型陰極11的圓環(huán)下方中央?yún)^(qū)域的基板中形成有N型深阱15，圓環(huán)狀N型陰極11的圓環(huán)外緣端上方形成有與圓環(huán)狀N型陰極11同軸的圓環(huán)狀 N型外基區(qū)陰極111，所述本征半導(dǎo)體12靠近所述N型陰極11端的周邊同圓環(huán)狀N型外基區(qū)陰極111相貼，所述本征半導(dǎo)體12遠(yuǎn)離N型陰極11端的中央?yún)^(qū)域上方形成有與圓環(huán)狀 N型陰極同軸的圓片狀P型陽極13，所述本征半導(dǎo)體12遠(yuǎn)離N型陰極11端的周邊及圓片狀P型陽極13周邊同圓環(huán)狀N型外基區(qū)陰極111通過與圓環(huán)狀N型陰極11同軸的圓環(huán)狀隔離區(qū)14隔離。所述N型陰極11、所述N型外基區(qū)陰極111、所述隔離區(qū)14、所述P型陽極可以同時(shí)為正六邊形、正八邊形、正十六邊形等接近圓的形狀，作為一較佳實(shí)施例，第二實(shí)施方式的PIN 二極管的俯視圖如圖17所示，所述N型陰極11為正八邊形圓環(huán)狀，所述N型外基區(qū)陰極111為正八邊形圓環(huán)狀，所述隔離區(qū)14為正八邊形圓環(huán)狀，所述P型陽極13為正八邊形圓片狀。第二實(shí)施方式的PIN 二極管的制造方法如圖11 16所示，包括以下步驟步驟一.在P型的硅基板1上用N離子注入的方法，經(jīng)高溫、退火后，形成一個(gè)圓環(huán)狀N型陰極11，如圖11所示。N型陰極11的離子注入的注入雜質(zhì)為砷，注入劑量為 lel5cnT2 lel6cnT2、注入能量為 20keV IOOkeV。步驟二 .在圓環(huán)狀N型陰極11的圓環(huán)形中心區(qū)下方的硅基板進(jìn)行深阱N離子注入，形成N型深阱15，如圖12所示；N型深阱15的離子注入的注入雜質(zhì)為磷，注入劑量為 lel3cnT2 IeHcm 2、注入能量為 IOOOkeV 2000keV。步驟三.在包括圓環(huán)狀N型陰極11的整個(gè)硅基板1上表面生長外延層12，如圖 13所示。所述外延層12為無摻雜或N型輕摻雜，雜質(zhì)為磷，通過在位摻雜的方法進(jìn)行摻雜， 摻雜濃度小于kl5cm_3。步驟四.在圓環(huán)狀N型陰極11上方的外延層12上形成與圓環(huán)狀N型陰極11同軸的圓環(huán)狀隔離區(qū)14，如圖14所示，隔離區(qū)14可以是場氧，也可以是淺槽。步驟五.在圓環(huán)狀隔離區(qū)14外緣外的外延層，沿圓環(huán)狀隔離區(qū)14的外緣進(jìn)行N 離子注入直達(dá)圓環(huán)狀N型陰極11，形成與圓環(huán)狀N型陰極11同軸的圓環(huán)狀N型外基區(qū)陰極 111，如圖15所示。N型外基區(qū)陰極111的離子注入的注入雜質(zhì)為磷，注入劑量為lel5Cm_2 lel6cnT2、注入能量為 50keV 200keV。步驟六.在圓環(huán)狀隔離區(qū)14內(nèi)緣內(nèi)的外延層12上方，進(jìn)行高劑量的硼離子注入形成高摻雜的與圓環(huán)狀N型陰極同軸的P型陽極13，如圖16所示。P型陽極13的離子注入的工藝條件為注入雜質(zhì)為硼，注入劑量為lel5cnT2 lel6CnT2、注入能量為^ceV 20keV。PIN 二極管開關(guān)的串聯(lián)電阻由三部分組成，P型陽極(發(fā)射極)、本征半導(dǎo)體(基區(qū))、外基區(qū)陰極，其中后兩項(xiàng)起主要作用。本發(fā)明的PIN 二極管，有兩種基本類型，第一種是N型陰極整塊連通的結(jié)構(gòu)，第二種是N型陰極中空環(huán)形的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的PIN 二極管，P 型陽極采用圓片狀，周邊的N型外基區(qū)陰極采用圓環(huán)狀，這樣陽極電流可均勻的流向陰極， 從而使從P型陽極到N型陰極的導(dǎo)通電阻最小。但在光刻版制作和硅片制造工工藝流程中，正圓形是較難實(shí)現(xiàn)的，一般用正六邊形、正八邊形、正十六邊形等接近圓的形狀來代替， 其中正八邊形是最常采用的折中。在配合近似圓形的八邊形就結(jié)構(gòu)后，第一種PIN 二極管結(jié)構(gòu)具有最低的導(dǎo)通電阻，即具有最低的插入損耗。這是因?yàn)?，從P型陽極來的電流會垂直流向高摻雜低電阻的N 型陰極，電流傳輸距離最短，串聯(lián)電阻主要是本征半導(dǎo)體(基區(qū))的正向?qū)娮?。這種結(jié)構(gòu)的反向串聯(lián)電阻也是最低，反向隔離度也是最低的。這種結(jié)構(gòu)的無或低摻雜的本征半導(dǎo)體厚度等同于外延層厚度，而外延層厚度是由BiCMOS工藝中最主要的器件-N型雙極型三極管的器件要求決定。對于目前的技術(shù)節(jié)點(diǎn)，這種結(jié)構(gòu)的PIN 二極管開關(guān)插入損耗小于ldB，反向隔離度大于20dB，符合功率放大器對插入損耗和反向隔離度的要求。第二種PIN 二極管結(jié)構(gòu)，它的無或低摻雜的本征半導(dǎo)體厚度等于外延層厚度加上 P型陽極到N型陰極邊沿的間距S。相對于第一種器件結(jié)構(gòu)，它的導(dǎo)通電阻增加，插入損耗增大，但反向隔離度也增大。這種結(jié)構(gòu)的導(dǎo)通電阻可以通過調(diào)節(jié)有源區(qū)到埋層邊沿的間距s 來改變，從而實(shí)現(xiàn)電路要求的插入損耗和反向隔離度。這種結(jié)構(gòu)也配合使用最近似圓形的八邊形以降低外基區(qū)陰極電阻進(jìn)而是總的導(dǎo)通電阻。對第一種PIN 二極管器件結(jié)構(gòu)，有最佳P型陽極有源區(qū)面積和陽極到外基區(qū)陰極有源區(qū)邊沿間距，可達(dá)到最大反向隔離對插入損耗比。這一面積和間距與工藝有關(guān)，可在版圖設(shè)計(jì)中放入不同面積和間距的器件。在電路應(yīng)用中，如果需要更低的插入損耗，則可以用單管器件并聯(lián)的方法得到符合無線收發(fā)器電路要求的器件。對第二種PIN 二極管器件結(jié)構(gòu)，可同時(shí)優(yōu)化P型陽極有源區(qū)面積和P型陽極有源區(qū)到N型陰極邊沿的間距s，增加P型陽極有源區(qū)到N型陰極邊沿的間距s可增大反向隔離度，在滿足給定反向隔離度要求后得到最低插入損耗。對圓環(huán)狀N型陰極，由于陽極正下方?jīng)]有重?fù)诫s的N型陰極，部分電流會直接注入基板從而增加插入損耗。如果BiCMOS工藝中有深阱隔離，則可以在無埋層的N型陰極圓環(huán)中心區(qū)進(jìn)行深阱N離子注入以減小電流直接注入基板以降低插入損耗。本發(fā)明的PIN 二極管，在其制造工藝中，可以利用離子注入方法形成的外基區(qū)陰極將N型陰極連接到芯片表面。對不同的插入損耗和隔離度要求，可以通過不同的P型陽極有源區(qū)面積和P型陽極到外基區(qū)陰極有源區(qū)邊沿間距達(dá)到，無需采用不同的外延厚度，可以通過版圖的改變在同一工藝流程中實(shí)現(xiàn)不同插入損耗和反向隔離度要求。本發(fā)明的PIN 二極管的制造就可以將集成到常規(guī)(或鍺硅)BiCM0S工藝中，從而在單芯片實(shí)現(xiàn)無線收發(fā)器的完整功能，不需要增加工藝費(fèi)用，為在單芯片實(shí)現(xiàn)無線收發(fā)器的完整功能提供了低成本解決方案。
權(quán)利要求
1.一種PIN 二極管，包括基板、N型陰極、本征半導(dǎo)體、P型陽極、隔離區(qū)、N型外基區(qū)陰極，其特征在于，所述基板上方形成有圓片狀N型陰極，圓片狀N型陰極的中間部分上方生長有本征半導(dǎo)體，圓片狀N型陰極的周邊部分上方形成有與圓片狀N型陰極同軸的圓環(huán)狀N型外基區(qū)陰極，所述本征半導(dǎo)體靠近所述N型陰極端的周邊同圓環(huán)狀N型外基區(qū)陰極相貼，所述本征半導(dǎo)體遠(yuǎn)離N型陰極端的中央?yún)^(qū)域上方形成有與圓片狀N型陰極同軸的圓片狀P型陽極， 所述本征半導(dǎo)體遠(yuǎn)離N型陰極端的周邊及圓片狀P型陽極周邊同圓環(huán)狀N型外基區(qū)陰極之間通過與圓片狀N型陰極同軸的圓環(huán)狀隔離區(qū)隔離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PIN二極管，其特征在于，所述N型陰極為正八邊形圓片狀， 所述N型外基區(qū)陰極為正八邊形圓環(huán)狀，所述隔離區(qū)為正八邊形圓環(huán)狀，所述P型陽極為正八邊形圓片狀。
3.—種PIN 二極管，包括基板、N型陰極、本征半導(dǎo)體、P型陽極、隔離區(qū)、N型外基區(qū)陰極，其特征在于，所述基板上方形成有圓環(huán)狀N型陰極，圓環(huán)狀N型陰極的圓環(huán)內(nèi)緣端上方及圓環(huán)狀N 型陰極的圓環(huán)內(nèi)區(qū)域的基板上方生長有本征半導(dǎo)體，圓環(huán)狀N型陰極的圓環(huán)外緣端上方形成有與圓環(huán)狀N型陰極同軸的圓環(huán)狀N型外基區(qū)陰極，所述本征半導(dǎo)體靠近所述N型陰極端的周邊同圓環(huán)狀N型外基區(qū)陰極相貼，所述本征半導(dǎo)體遠(yuǎn)離N型陰極端的中央?yún)^(qū)域上方形成有與圓環(huán)狀N型陰極同軸的圓片狀P型陽極，所述本征半導(dǎo)體遠(yuǎn)離N型陰極端的周邊及圓片狀P型陽極周邊同圓環(huán)狀N型外基區(qū)陰極之間通過與圓環(huán)狀N型陰極同軸的圓環(huán)狀隔離區(qū)隔離。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的PIN二極管，其特征在于，所述N型陰極為正八邊形圓環(huán)狀， 所述N型外基區(qū)陰極為正八邊形圓環(huán)狀，所述隔離區(qū)為正八邊形圓環(huán)狀，所述P型陽極為正八邊形圓片狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的PIN二極管，其特征在于，圓環(huán)狀N型陰極的圓環(huán)下方中央?yún)^(qū)域的基板中形成有N型深阱。
6.一種PIN 二極管制造方法，其特征在于，包括以下步驟步驟一.在P型的基板上用N離子注入的方法，形成一個(gè)圓片狀N型陰極；步驟二.在包括圓片狀N型陰極的整個(gè)基板上表面生長外延層；步驟三.在圓片狀N型陰極上方的外延層上形成與圓片狀N型陰極同軸的圓環(huán)狀隔離區(qū)；步驟四.在圓環(huán)狀隔離區(qū)外緣外的外延層，沿圓環(huán)狀隔離區(qū)的外緣進(jìn)行N離子注入直達(dá)圓片狀N型陰極，形成與圓片狀N型陰極同軸的圓環(huán)狀N型外基區(qū)陰極；步驟五.在圓環(huán)狀隔離區(qū)內(nèi)緣內(nèi)的外延層上方，進(jìn)行高劑量的硼離子注入形成高摻雜的與圓片狀N型陰極同軸的圓片狀P型陽極。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的PIN二極管制造方法，其特征在于，所述N型陰極為正八邊形圓片狀，所述N型外基區(qū)陰極為正八邊形圓環(huán)狀，所述隔離區(qū)為正八邊形圓環(huán)狀，所述P型陽極為正八邊形圓片狀。
8.—種PIN 二極管的制造方法，其特征在于，包括以下步驟步驟一.在P型的基板上用N離子注入的方法，形成一個(gè)圓環(huán)狀N型陰極；步驟二.在包括圓環(huán)狀N型陰極的整個(gè)基板上表面生長外延層；步驟三.在圓環(huán)狀N型陰極上方的外延層上形成與圓環(huán)狀N型陰極同軸的圓環(huán)狀隔離區(qū)；步驟四.在圓環(huán)狀隔離區(qū)外緣外的外延層，沿圓環(huán)狀隔離區(qū)的外緣進(jìn)行N離子注入直達(dá)圓環(huán)狀N型陰極，形成與圓環(huán)狀N型陰極同軸的圓環(huán)狀N型外基區(qū)陰極；步驟五.在圓環(huán)狀隔離區(qū)內(nèi)緣內(nèi)的外延層上方，進(jìn)行高劑量的硼離子注入形成高摻雜的與圓環(huán)狀N型陰極同軸的P型陽極。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的PIN二極管的制造方法，其特征在于，在步驟一之后，在圓環(huán)狀N型陰極的圓環(huán)形中心區(qū)下方的基板進(jìn)行N離子注入，形成N 型深阱，然后再進(jìn)行步驟二。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的PIN二極管制造方法，其特征在于，所述N型陰極為正八邊形圓環(huán)狀，所述N型外基區(qū)陰極為正八邊形圓環(huán)狀，所述隔離區(qū)為正八邊形圓環(huán)狀，所述P型陽極為正八邊形圓片狀。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種PIN二極管，有圓片狀N型陰極，圓片狀N型陰極的中間部分上方生長有本征半導(dǎo)體，圓片狀N型陰極的周邊部分上方形成有圓環(huán)狀N型外基區(qū)陰極，本征半導(dǎo)體遠(yuǎn)離N型陰極端的中央?yún)^(qū)域上方形成有圓片狀P型陽極。本發(fā)明還公開了另一種PIN二極管，有圓環(huán)狀N型陰極，圓環(huán)狀N型陰極的中間部分上方生長有本征半導(dǎo)體，圓環(huán)狀N型陰極的周邊部分上方形成有圓環(huán)狀N型外基區(qū)陰極，本征半導(dǎo)體遠(yuǎn)離N型陰極端的中央?yún)^(qū)域上方形成有圓片狀P型陽極。本發(fā)明的PIN二極管，導(dǎo)通電阻低并且其制造工藝能兼容于BiCMOS工藝。本發(fā)明還公開了所述PIN二極管的制造方法。
文檔編號H01L29/868GK102446979SQ20101050411
公開日2012年5月9日 申請日期2010年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月12日
發(fā)明者劉冬華, 周正良, 徐炯 申請人:上海華虹Nec電子有限公司