[发明专利]一种横向恒流二极管

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术，具体的说是涉及一种横向恒流二极管。

背景技术

恒流源是一种常用的电子设备和装置，在电子线路中使用相当广泛。恒流源用于保护整个电路，即使出现电压不稳定或负载电阻变化很大的情况，都能确保供电电流的稳定。恒流二极管CRD（Current Regulator Diodes），即用二极管作为恒流源来代替普通的由晶体管、稳压管和电阻等多个元件组成的恒流源，目前恒流二极管的输出电流在几毫安到几十毫安之间，可以直接驱动负载，实现了简化电路结构，缩小体积，提高器件的可靠性的目的。另外恒流二极管的外围电路非常简单，使用方便，广泛应用于自动控制，仪表仪器、保护电路等领域。目前的恒流二极管的击穿电压高位普遍在30-100V，因此存在击穿电压较低的问题，同时能提供的恒定电流也较低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，就是针对目前的恒流二极管击穿电压较低以及提供的恒定电流较低的问题，提出一种新的横向恒流二极管。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种横向恒流二极管，包括P型衬底9、阴极1、阳极11、第一P型重掺杂区3和N型阱区8，所述第一P型重掺杂区3和N型阱区8设置在阴极1和P型衬底9之间并与阴极1和P型衬底9连接，所述N型阱区8包括第一N型重掺杂区4、第二P型重掺杂区5和第二N型重掺杂区7，阴极1覆盖在第一P型重掺杂区3、第一N型重掺杂区4和第二P型重掺杂区5的顶部和P型衬底9的底部，阴极1与第一P型重掺杂区3形成欧姆接触，阳极11覆盖在第二N型重掺杂区7的顶部与第二N型重掺杂区7形成欧姆接触，且阴极1与阳极11之间、阴极1与第一P型重掺杂区3、第一N型重掺杂区4和第二P型重掺杂区5的接触面均通过氧化层2隔开，其特征在于，所述N型阱区8还包括P型轻掺杂区6，所述P型轻掺杂区6和第二P型重掺杂区5连接构成P型阱区，且P型轻掺杂区6设置在第二P型重掺杂区5靠近第二N型重掺杂区7的一侧，在本方案中，构成N型阱区的P型轻掺杂区6和第二P型重掺杂区5的浓度和面积为可调的，以得到不同恒定电流值和耐压值的横向恒流二极管。

本发明总的技术方案，通过在N型阱区引入轻掺杂的P型区和重掺杂的P型区构成P型阱区，从而调制表面电场，提高击穿电压，同时轻掺杂的P型区可辅助耗尽N型阱区，使沟道更易夹断，快速进入恒流区，使得横向恒流二极管具有较低夹断电压，较深的重掺杂P型区缩短了沟道长度，提高了横向恒流二极管的恒定电流，同时两个P阱可以提供大量空穴，由于电荷平衡，N阱浓度相应提供，从而进一步增大了横向恒流二极管的恒定电流。

具体的，所述P型轻掺杂区6的厚度小于第二P型重掺杂区5且长度大于第二P型重掺杂区5。

P型轻掺杂区6相比第二P型重掺杂区5更易于导通并达到平衡，因此本方案的目的在于提供一种具有较高耐压性的P型阱结构。

具体的，所述阴极1上设置有阴极场板12，所述阳极11上设置有阳极场板13。

阴极场板和阳极场板用于进一步提高器件的耐压性。

进一步的，所述阴极场板12和阳极场板13具有多种尺寸。

在实际应用中，可根据实际的耐压性需求对阴极场板12和阳极场板13的长度进行调节。

具体的，所述第二N型重掺杂区7和N型阱区8之间设置有缓冲层10，所述缓冲层10的浓度在第二N型重掺杂区7和N型阱区8的掺杂浓度之间。

缓冲层用于在第二N型重掺杂区7和N型阱区8之间形成缓冲带，从而降低电场尖峰，提高器件的稳定性。

进一步的，所述P型轻掺杂区6和第二P型重掺杂区5具有相同的掺杂浓度和深度。

本方案的目的在于提供一种降低成本的P型阱结构，将其做成double RESURF的结构，在P型轻掺杂区6和第二P型重掺杂区5具有相同的掺杂浓度和深度时，采用一张光刻板即可，从而节省一张光刻板的成本。

具体的，所述P型轻掺杂区6由多个场限环结构组成。

本方案提高一种多可降低表面电场的P型轻掺杂区6结构，由多个场限环构成，并可根据不同耐压和恒定电流值改变场限环的数目，具有高度的灵活性。

进一步的，P型阱区采用RESURF结构、triple RESURF结构和场限环结构中的一种结构构成。

RESURF(Reduced SURface Field)结构、triple RESURF（三倍RESURF）结构可有效降低器件夹断电压，并增大N型阱区的浓度，从而提高恒定电流。