半导体二极管不同材料类型的制造技术分析

PN结二极管的制造技术

1. 生长的结型二极管：这种二极管是在拉晶过程中形成的。P和N型杂质可以交替地添加到坩埚中的熔融半导体材料中，这导致PN结，如 拉晶时所示。在切片之后， 然后 可以将较大面积的器件切割成大量（例如数千个）较小面积的半导体二极管。尽管这种二极管由于面积较大而能够处理大电流，但是更大的面积也会引入更多的电容效应，这是不希望的。这种二极管用于低频。

2. 合金型或熔融结二极管：这种半导体技术是通过首先将P型杂质（铝的微小颗粒或一些其它P型杂质）放入N型晶体的表面并加热这两种二极管来形成这种二极管。液化发生在两种材料相遇的地方。合金将导致在冷却时将在合金基底的边界处产生PN结。类似地，可以将N型杂质置于P型晶体的表面中，并且将两者加热直至发生液化。合金型二极管具有较高的额定电流和较大的PIV（峰值反向电压）额定值。由于结面积大，结电容也很大。

3. 扩散结二极管： 扩散是一个过程，通过这个过程，大量浓度的粒子扩散到较低浓度的周围区域。扩散和合金工艺之间的主要区别在于在扩散过程中未达到液化。在扩散过程中，仅施加热量以增加所涉及的元素的活性。用于形成这种二极管 可以采用固体或气体扩散过程。固体扩散过程开始于在N-型基板上形成受主杂质层并加热两者直到杂质扩散到基板中以形成P型层，如如图所示。通过切割工艺将大的PN结分成多个部分。金属触点用于连接阳极和阴极引线。

在气体扩散而不是形成受主杂质的过程中，将N-型基板置于受主杂质的气态气氛中，然后加热。杂质扩散到衬底中以在N-型衬底上形成P-型层。但是，扩散过程需要比合金工艺更多的时间，但是它相对便宜，并且可以非常精确地控制。扩散技术使其自身在一个半导体材料的小盘上同时制造数百个二极管，并且最常用于制造半导体二极管。该技术还用于晶体管和IC（集成电路）的生产。


4. 外延生长或平面扩散二极管。术语“外延”源自拉丁术语epi，意思是“在”，出租车意思是“排列”。为了构造外延生长的二极管，生长非常薄（单晶）的高杂质半导体材料层（硅或锗）在相同材料的重掺杂衬底（基底）上。然后，该完整结构形成P区扩散的N-区。在顶表面上热生长SiO 2层，光刻，然后与P-区域进行铝接触。衬底底部的金属层形成连接引线的阴极。该工艺通常用于制造IC芯片。


5. 点接触二极管：它由一个约12.5毫米见方厚0.5毫米的N型锗或硅晶片组成，其一面通过射频加热焊接到金属底座上，另一面有一个压在它上面的磷青铜或钨锭弹簧。通过脉动电流形成过程围绕点接触形成阻挡层。这导致在导线周围形成P区，并且由于纯锗是N型，所以在点接触周围形成非常小的半球形PN结。不能精确控制成形过程。由于结的面积小，点接触二极管可用于仅对非常小的电流（m A量级）进行整流。另一方面，点接触二极管的分流电容在超高频（高达25,000MHz）的设备中非常有价值。