[发明专利]齐纳二极管及其制造方法

说明书

技术领域

本申请涉及半导体技术，特别涉及一种齐纳二极管及其制造方法。

背景技术

齐纳二极管被广泛的应用在集成电路中，起到钳位电压的作用，如ESD保护回路中的齐纳二极管等等。通常这些电路对于齐纳二极管的齐纳击穿电压的精度要求很高，对齐纳击穿电压的面内分布、器件的时间依存性、温度依存性性、漏电等等指标都有很高的要求。

常见的齐纳二极管的纵向界面如图1所示，其结构是在P型硅衬底上形成N型阱区，在N型阱区内分别形成P型重掺杂区P+、N型轻掺杂区N-，在P型重掺杂区P+和N型轻掺杂区N-界面上形成齐纳二极管。在整个区域上方覆盖有氧化层。

常见的齐纳二极管工作在反向工作区时，由齐纳击穿引起的热电子会有一定的概率注入到齐纳二极管周围氧化层中(即有部分热电子的能量高于硅-氧化层势垒，进而穿过该势垒进入氧化层)，并被氧化层中的缺陷所捕获，由此产生的额外电场会改变齐纳二极管的击穿电压，影响齐纳二极管反向击穿电压的稳定性，也就是通常说的齐纳二极管的长期可靠性。

发明内容

本申请要解决的技术问题是使齐纳二极管的反向击穿电压稳定、可控。

为解决上述技术问题，本申请提供了一种齐纳二极管，在一N型阱内形成有P型重掺杂区，在所述P型重掺杂区内形成有N型重掺杂区，在所述P型重掺杂区同所述N型重掺杂区的交界处上方形成有第一绝缘介质层，在所述P型重掺杂区同所述N型重掺杂区的交界处的的第一绝缘介质层上方形成有多晶硅栅，所述多晶硅栅上引出齐纳二极管的控制栅极，所述P型重掺杂区引出齐纳二极管的阳极，所述N型重掺杂区中间处引出齐纳二极管的阴极。

齐纳击穿发生在所述P型重掺杂区同所述N型重掺杂区的侧面PN结上。

为解决上述技术问题，本申请还提供了一种齐纳二极管的制造方法，包括以下步骤：

一.在P型衬底上利用离子注入工艺注入N型杂质形成N型阱；

二.在所述N型阱内，形成有源区与隔离场区，在有源区上利用热氧化工艺形成第一绝缘介质层；

三.在所述N型阱内，利用离子注入工艺注入P型杂质形成P型重掺杂区；

四.在所述P型重掺杂区内，利用离子注入工艺注入N型杂质形成N型重掺杂区，所述P型重掺杂区同所述N型重掺杂区的界面形成齐纳二极管的PN结；

五.在硅片上利用化学气相沉积工艺淀积一层多晶硅，对所述多晶硅光刻、刻蚀，在所述P型重掺杂区上方的第一绝缘介质层上形生成环状多晶硅栅；

还可以包括步骤六，在硅片上利用CVD工艺淀积第二绝缘介质层。

还可以包括步骤七，在第二绝缘介质层上利用CVD工艺淀积第三绝缘介质层。

还可以包括步骤八，利用光刻、刻蚀工艺在齐纳二极管的P型重掺杂区、N型重掺杂区以及多晶硅栅上形成通孔并填入钨，分别引出齐纳二极管的阴极、阳极、控制栅极。

还可以包括步骤九，在第三绝缘介质层表面利用CVD工艺淀积一层金属铝，利用光刻、刻蚀工艺形成齐纳二极管的阴极、阳极以及控制栅极的引线。

本申请的齐纳二极管，在常见齐纳二极管的基础上增加了控制栅极，通过在控制栅极施加不同的电压能改变该器件的纵向电场，使得齐纳二极管反向击穿时产生的热电子不能注入到绝缘介质层中，反向击穿电压随工艺波动而引起的击穿电压偏差小，提高了该器件的反向击穿电压的稳定性，提高了该器件的长期使用的可靠性。同时利用齐纳击穿电压随控制栅极施加电压变化的特性，通过一个控制电路控制该器件的控制栅极的电压，能调整齐纳二极管反向击穿电压。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面对本申请所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是常见的齐纳二极管的纵向界面图；

图2是本发明的齐纳二极管一实施例的纵向界面图；

图3是本发明的齐纳二极管齐纳击穿电压随栅极控制电压变化曲线。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本申请，并不用于限定本申请。并且在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。