发布于 08-02 14:51:16
制造二极管主要是制造一个PN结。它是采用某种工艺方法，将同一块半导体制成P型和N型两部分，在P、N型半导体的结合面就形成PN结。但不能将一块P型半导体和一块N型半导体黏合在一起的接触面看成是PN结。
一般采用掺杂补偿制造工艺能获得PN结，常用的方法有合金法、电形成法和平面扩散法。
1.用合金法制造二极管
在N型硅上放一块铝，然后在高温炉中加热至680～700℃，铝和硅便在接触处相互熔合、渗透形成合金，如图1-11（a）、（b）所示。经这样烧结，熔合了3 价铝的那部分N型硅就转变为P型硅，于是在P型硅和N型硅交界处就取得PN结。采用这种合金法时，如果精确掌握烧结温度与时间，可控制掺杂铝的补偿浓度，从而制取需要的PN结。
合金法制造的PN结
用合金法制得PN结，其交界处是一个近似球台的“面”，而不是一“点”。所以合金法制得的PN结允许通过较大电流，一般为几百毫安至几十安。
实际用合金法制得的PN结（包括N型硅片）体积还不足1mm3，如图1-11（c）所示。因此需在P区引出正电极和在N区引出负电极，再用树脂材料封装，并在表面印刷型号标记，才成为如图1-11（d）所示的二极管产品。制造整流二极管、稳压二极管通常采用合金法。
2.用电形成法制造二极管
在N型锗片上放一根很细的镓合金丝，并保持良好接触，然后通入脉冲电流的一个脉冲，保证电流在几安内，通电时间为0.1～0.4s。在脉冲电流作用下加热，合金丝尖端就熔化掺入N型锗片中。熔入3价镓的那部分N型锗就转变成P型锗，从而制得PN结。因金属丝很细，形成PN结的面积很小，称为点接触型PN结。这类PN结通过的电流一般较小，多在几十毫安以下。制造如图1-12所示的2AP9型检波二极管通常采用电形成法。
电形成法制取PN结
3.用平面扩散法制造二极管
平面扩散法制取PN结是通过图1-13所示的六道工艺过程完成的。
平面扩散工艺制造PN结
❶ 衬底研磨打光：衬底是掺杂浓度很高的N型硅片，用N+表示，其电阻率很低。研磨打光是使其表面光滑平整。
❷ 外延N层：把SiCl4置于高温下进行氢还原，或使硅烷SiH4热分解，在底衬上生成一层约几微米厚的晶体结构相同的高温N型外延层。外延层电阻率很高，可以提高PN结的击穿电压和减小结电容。
❸ 氧化：让硅片在高温下与氧气反应，使N型硅片上表面生成一层二氧化硅保护膜。
❹ 光刻窗口：利用照相技术把需要进行掺杂补偿区域（窗口）的二氧化硅保护膜除掉。
❺ 硼扩散、氧化：将经上述工序的硅片放入一只高温石英管内，再在管内放入掺杂的固态三氧化二硼或液态硼酸三甲脂，然后加热使掺杂物产生蒸气。蒸气便通过窗口进入N型硅表面起化学反应，使硼原子不断地向N型外延层中扩散。经过一段时间，窗口下面的一层N型硅就转化为P型硅，并产生PN结。再在高温下氧化，形成二氧化硅把窗口封住。
❻ 光刻、蒸铝、焊电极：进行光刻，把焊电极处保护膜脱去，接着在真空容器中加热铝，使铝升华为蒸气，沉积到P区表面形成铝膜，然后从铝膜上焊出铝电极。
平面扩散法能使制成的PN结外面有一层二氧化硅薄膜，保护PN结不受外部水汽和污物沾染，性能稳定。开关二极管一般采用这种工艺生产。此外，平面工艺采用光刻技术，可在一块硅片上同时制造上千只管芯，管子参数一致性较好，生产效率也高。
