[实用新型]一种垂直沟道恒流二极管

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体的说是涉及一种垂直沟道恒流二极管。

背景技术

恒流二极管是近年来问世的半导体恒流器件，在很宽的电压范围内输出恒定的电流，并具有很高的动态阻抗。由于它的恒流性能好、价格较低、使用简便，因此目前已被广泛用于恒流源、稳压源、放大器以及电子仪器的保护电路中，尤其对于LED(Light Emitting Diode)驱动，采用恒流二极管是目前比较普遍的方式。

现阶段垂直沟道恒流二极管采用的是P型衬底片上生长N型外延层作为衬底材料，进行二极管的制备。外延片跟单晶片比较，价格较高。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用硅单晶衬底制备垂直沟道恒流二极管的制造方法。

本发明的技术方案是：采用了低掺杂浓度N-型硅单晶片作为衬底材料，通过光刻、扩散等工艺方法，在衬底材料正面形成两个P+扩散区，以及两个P+扩散区之间夹着一个N+扩散区。芯片表面有绝缘氧化层覆盖，通过光刻工艺在P+扩散区和N+扩散区处开有窗口，通过金属化工艺，使得P+扩散区和N+扩散区通过窗口与负电极金属相连接。

在完成恒流二极管正面负电极结构制备后，对衬底材料背面通过减薄工艺进行背面减薄处理，降低恒流二极管芯片厚度，并通过高剂量注入工艺对背面注硼，退火后使N-型硅单晶衬底背面形成高浓度P+注入层，再采用背面金属化工艺，使背面P+注入层与正电极金属连接。

本发明的优点和积极效果是：采用N型硅单晶片作为衬底材料，比较传统的外延片衬底,可以降低恒流二极管芯片制造成本。另外本发明采用的背面减薄加注入退火的方法，大大降低了整个二极管芯片的厚度，使得恒流二极管的热阻性能得到改善，电流温度系数（α T，单位温度变化引起恒定电流相对变化的百分比）变小。

附图说明

图1为P+注入窗口刻开后结构示意图

图2为P+扩散区形成同时N+注入窗口刻开后结构示意图

图3为P+扩散区及N+扩散区接触孔刻开后结构示意图

图4为正面负电极制备完成后结构示意图

图5为背面减薄后结构示意图

图6为垂直沟道二极管芯片结构示意图

附图标注为：1— N-型硅单晶衬底，2— P+扩散区，3— N+扩散区，4— 绝缘氧化层，5— 负电极金属，6— P+注入层，7— 正电极金属

具体实施方式

下面结合附图，详细描述本发明的技术方案

第一步：采用低掺杂浓度的N-型硅单晶衬底1，首先生长绝缘氧化层4后，通过光刻工艺刻开P+注入窗口，如图1所示。

第二步：P+注入后，通过高温扩散氧化工艺，推结形成P+扩散区2同时生成绝缘氧化层4，再次通过光刻工艺在绝缘氧化层4上刻开N+注入窗口，如图2所示。

第三步：N+注入后，通过高温扩散氧化工艺，推结形成N+扩散区3以及绝缘氧化层4，再次通过光刻工艺，将P+扩散区2以及N+扩散区3上面的绝缘氧化层4上刻开电极接触孔，如图3所示。

第四步：通过蒸发或者溅射金属方式，形成二极管负电极，该负电极与P+扩散区2以及N+扩散区3短接，如图4所示。

第五步：将N-型硅单晶衬底1背面减薄，减薄后进行背面的高浓度P+注入，如图5所示。

第六步：背面P+注入退火后，形成P+注入层6，接下来背面蒸发正电极金属7形成正电极，与P+注入层6相连，整个恒流二极管结构示意图如图6所示。