[发明专利]一种垂直型恒流二极管及其制造方法

权利要求书

1.一种垂直型恒流二极管，包括依次连接的元胞结构和终端结构，所述元胞结构由多个结构相同并依次连接的元胞组成，所述元胞包括P型轻掺杂衬底(2)，位于P型轻掺杂衬底(2)之上的N型轻掺杂外延层(3)，位于N型轻掺杂外延层(3)之中的第一扩散P型阱区(4)，所述第一扩散P型阱区(4)为两个并分别位于元胞的两端，位于第一扩散P型阱区(4)之中的第一P型重掺杂区(5)和第一N型重掺杂区(7)，位于第一N型重掺杂区(7)和N型轻掺杂外延层(3)之间且嵌入第一扩散P型阱区(4)上表面的耗尽型沟道区(6)，位于N型轻掺杂外延层(3)和耗尽型沟道区(6)上表面的第一氧化层(10)，覆盖整个元胞表面的第一金属阴极(9)，位于P型轻掺杂衬底(2)下表面的金属阳极(8)，所述第一P型重掺杂区(5)、第一N型重掺杂区(7)和第一金属阴极(9)形成欧姆接触；

所述终端结构由截止环和多个依次连接的场限环组成，所述场限环包括P型轻掺杂衬底(2)、位于P型轻掺杂衬底(2)之上的N型轻掺杂外延层(3)、位于N型轻掺杂外延层(3)之中的第二扩散P型阱区(41)、位于第二扩散P型阱区(41)之中的第二P型重掺杂区(51)、位于N型轻掺杂外延层(3)和第二扩散P型阱区(41)和部分第二P型重掺杂区(51)上表面的第二氧化层(101)、第二金属阴极(91)、位于P型轻掺杂衬底(2)下表面的金属阳极(8)，所述第二金属阴极(91)与第二P型重掺杂区(51)形成欧姆接触，且沿第二氧化层(101)上表面延伸形成场板，所述两个场限环的第二扩散P型阱区(41)之间有间距；所述截止环包括嵌入N型轻掺杂外延层(3)端部上表面的第二N型重掺杂区(11)，所述元胞结构、场限环和截止环之间均有一定间距。

2.根据权利要求1所述的垂直型恒流二极管，其特征在于，所述终端结构中各场限环的宽度相同。

3.根据权利要求1所述的垂直型恒流二极管，其特征在于，所述终端结构中各场限环的间距相等。

4.根据权利要求1所述的垂直型恒流二极管，其特征在于，所述垂直型恒流二极管所用半导体材料为硅或碳化硅。

5.根据权利要求1所述的垂直型恒流二极管，其特征在于，所述垂直型恒流二极管中各掺杂类型可相应变为相反的掺杂，即P型掺杂变为N型掺杂的同时，N型掺杂变为P型掺杂。

6.一种如权利要求1所述的垂直型恒流二极管的制造方法，包括以下步骤：

步骤1：采用P型硅片作为衬底，在其表面进行轻掺杂N型外延，形成N型轻掺杂外延层(3)；

步骤2：进行第一扩散P型阱区(4)和第二扩散P型阱区(41)注入前预氧，淀积Si₃N₄，光刻元胞和场限环P+窗口；

步骤3：刻蚀Si₃N₄，进行第一扩散P型阱区(4)和第二扩散P型阱区(41)注入，注入剂量根据不同电流能力调节，然后进行第一扩散P型阱区(4)和第二扩散P型阱区(41)推结，刻蚀多余的Si₃N₄及氧化层；

步骤4：进行第一P型重掺杂区(5)、第二P型重掺杂区(51)、第一N型重掺杂区(7)、第二N型重掺杂区(11)和耗尽型沟道区(6)注入前预氧，光刻耗尽型沟道区(6)窗口，进行耗尽型沟道区(6)注入；

步骤5：光刻N+窗口，进行第一N型重掺杂区(7)和第二N型重掺杂区(11)注入，光刻P+窗口，进行第一P型重掺杂区(5)和第二P型重掺杂区(51)注入，元胞中阴极欧姆接触的第一P型重掺杂区(5)和终端场限环中第二P型重掺杂区(51)同时形成，刻蚀多余的氧化层；

步骤6：淀积前预氧，淀积氧化层；

步骤7：欧姆孔刻蚀，淀积铝金属；

步骤8：刻蚀金属，形成金属阴极；

步骤9：淀积钝化层，刻PAD孔；

步骤10：P型轻掺杂衬底(2)下表面形成金属阳极(8)。