低压稳压二极管芯片制造工艺

杨春梅 丁小宏

摘 要：随着我国科学技术的迅速发展，电子产品在我国社会上得到了广泛的应用，我国对低压稳压二极管的需求量也日渐增多，低压稳压二极管芯片制造工艺有很多种，目前，我国还是以合金法、外延法以及扩散法这三种制造工艺方法为主要制造工艺。本文对低压稳压二极管芯片制造工艺进行了阐述，具体的分析了合金法、外延法以及扩散法这三种制造工艺在低压稳压二极管芯片中的应用。

关键词：稳压二极管;隧道击穿;芯片;低压

一、二极管芯片制造工艺的概述

集成电路功率消耗的多少主要取决于电路的工作电压以及工作电流的高低，电路的工作电流以及电压越低，集成电路所消耗的功率就越少，因此，现在的电子设备产品对低压稳压二极管芯片的需求也在迅速的增多，并且對低压稳压二极管芯片的质量有了更高的要求，既要提高稳压精度，同时还对低压稳压管的漏电流提出了更严格的要求。

隧道击穿是低压稳压二极管的主要击穿原理，隧道击穿与雪崩击穿有着明显的区别，隧道击穿通过强大电场的作用，将大量的电子从价带穿过禁带并进入到导带所引发的一种隧道效应的击穿现象。

二、制造工艺原理

虽然低压稳压二极管芯片的制造工艺种类比较繁多，但是目前我国稳压管主要有合金法、外延法以及扩散法这三种制造工艺。

（一）合金法

合金法制造工艺是应用于低压稳压二极管芯片的最早期的制造，合金法制造工艺采用的是N型衬底，低压稳压二极管芯片的早期合金法制造工艺是指应用N型衬底通过硅铝片或者蒸发淀积铝再在高温烧结炉中烧结形成铝硅互融体的一种制造工艺。

（二）外延法

外延法制造工艺主要是用来制造5.5V-36V的稳压二级管产品，外延法制造工艺是采用硅外延片为衬底，并在衬底上进行扩散或者采用离子注入形成PN结的一种制造工艺。

（三）扩散法

扩散法稳压管制造工艺不仅一种经济适用型的制造工艺，同时参数也很容易控制。扩散法制造工艺是采用高浓度的P型衬底，在通过控制N型扩散的浓度以及结深，达到精准的控制稳压管的电压值的一种稳压二级管产品制造工艺。5.1V-8.5V的稳压二级管产品基本上都是应用扩散法制造工艺生产。

三、三种方法的应用比较

合金法制造稳压管是依靠合金的温度来控制电压，控制电压范围较小，精准度也不是很高因此，一般用来制造2.8V-3.3V电压范围的稳压管，当电压超过了3.3V的低压稳压管，是不能采用原始的依靠表明金属与硅的共融体自然冷却后析出反型层形成PN结的制造工艺，必须要采用一种新的合金法来进行制造，即要在采用的N型衬底上进行扩散形成P型区后，再将金属AL进行蒸发采用高温合金产生合金结。合金法制造工艺大致有两种结构，一种结构是采用扩散结包围合金稳压换管芯结构，另一种结构是采用合金结与电极间有氧化层，并利用氧化层的厚度和合金的温度来调整稳压电压大小的合金法结构。

外延法制造工艺比较适用于5.5V-8.5V左右的稳压管，外延法制造的稳压管的结特性非常好，结深也比较好控制，但是外延法制造工艺的制造成本非常高，外延工艺制造是采用外延片或者单晶片外延掺杂工艺，还要离子注入工艺来准确控制掺杂结深，制造材料的成本极高，并且对制造工艺是设备装置要求也非常严格，外延法制造工艺对于结深的掌控特别精准，在生产制造的过程中难度极高，并且芯片的对档率也比较低，

扩散法工艺制造一般是适用于生产制造7V以上是稳压管，扩散法工艺制造对工艺线要求比外延法制造工艺要低许多，并且结深也较容易控制，目前，我国的稳压二极管制造工艺大多数生产厂家都是采用扩散法工艺制造，然而扩散法制造工艺在穿通型稳压管时要PN结为浅结，并且要求扩散的浓度也极高，因此，一般稳压管生产厂家只有生产7V以上的稳压管时才应用扩散法工艺制造。

四、二极管芯片制造工艺的发展方向

稳压管生产厂家在选择稳压管制造工艺方法时，必须要对合金法工艺制造，外延法工艺制造以及扩散法工艺制造这三种稳压管制造工艺的进行科学深入的研究分析，再并结合我国当前市场需求状况以及所生产的稳压管的特性，然后再进行科学选择一种适合自身厂家生产稳压管的工艺制造方法。

例如，外延法工艺制造生产的稳压管，基本上是采用高端芯片进行稳压管生产，外延法工艺生产出来的稳压管，价格非常高，市场需求量不多，因此，不能够大量生产，只能小批量的生产。扩散法工艺制造稳压管，生产工艺比较容易掌控，并且生产出来的产品合格率极高，扩散法将会成为我国稳压管工艺制造方法的发展趋势，想要提升稳压管扩散法工艺制造的生产质量以及效率，在应用合金结与扩散结的方法，降低PN结的击穿电压，同时还要提高扩散的表面浓度，减少芯片漏电流。

五、总结

综上所述，伴随着这个全球化互联网电子时代的到来以及我国社会以及家庭电子产品的普及应用，市场对于稳压管的需求也在逐渐增多，对于稳压管产品的质量以及价格等方面也有了进一步的要求，因此要求我国稳压管生产厂家，要对稳压管制造工艺进行深入的研究以及开发，在选择生产制造稳压管工艺时，首先要考虑企业自身的生产流水线的水平状况，然后再结合市场需求，进行综合评估后，再选择适合的稳压管制造工艺进行生产。

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作者简介：

杨春梅（1993年10月），性别：女，民族：汉，籍贯：云南省建水县，当前职务：项目管理，当前职称：助理工程师，学历：大学本科，研究方向：二极管制造.