[发明专利]一种横向恒流二极管及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体功率器件技术领域，具体涉及一种横向恒流二极管及其制造方法。

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 Regulative Diode)是一种半导体恒流器件，即用二极管作为恒流源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，可直接驱动负载，实现了电路结构简单、器件体积小、器件可靠性高等目的。另外恒流二极管的外围电路非常简单，使用方便，已广泛应用于自动控制、仪表仪器、保护电路等领域。但是，目前恒流二极管的击穿电压高位普遍为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

本发明针对恒流二极管夹断电压高、击穿电压低、恒流能力差等问题，提出了一种横向恒流二极管及其制造方法。本发明提供的横向恒流二极管采用PN结短接的结构，可减小芯片面积，降低成本；同时在P型衬底上采用N阱工艺，衬底可辅助耗尽沟道，从而加快导电沟道的耗尽，实现较低的夹断电压。

本发明的技术方案如下：

一种横向恒流二极管，由多个结构相同的元胞叉指连接形成，所述元胞包括P型轻掺杂衬底2、扩散N型阱区3、P型重掺杂区4、第一N型重掺杂区5、氧化介质层6、金属阴极7、金属阳极8、第二N型重掺杂区9；所述扩散N型阱区3形成于P型轻掺杂衬底2之中，所述P型重掺杂区4、第一N型重掺杂区5和第二N型重掺杂区9形成于扩散N型阱区3之中，P型重掺杂区4位于第一N型重掺杂区5和第二N型重掺杂区9之间，其特征在于，所述第一N型重掺杂区5部分包含于P型重掺杂区4之中，所述第一N型重掺杂区5与P型重掺杂区4短接并与金属阴极7形成欧姆接触，所述第二N型重掺杂区9与金属阳极8形成欧姆接触。

进一步地，元胞中所述第一N型重掺杂区5还可以全部包含于P型重掺杂区4之中。

进一步地，所述元胞中的金属阴极7和金属阳极8可沿氧化介质层6上表面延伸形成场板，场板的长度可调节，以使器件达到更好的恒流能力和更高的耐压值。

进一步地，所述第一N型重掺杂区5和第二N型重掺杂区9的结深相同。

进一步地，所述第一N型重掺杂区5、第二N型重掺杂区9和P型重掺杂区4的结深均相同。

进一步地，所述横向恒流二极管是由相同的元胞叉指连接形成，其中，相邻的第二N型重掺杂区9和金属阳极8共用，相邻的第一N型重掺杂区5和金属阴极7可以共用或者不共用。

进一步地，所述横向恒流二极管所用半导体材料为硅或碳化硅等。

进一步地，所述横向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。

进一步地，所述横向恒流二极管P型重掺杂区4的长度可以调节，以使器件的恒流能力和夹断电压得到优化；所述P型重掺杂区4与第二N型重掺杂区9之间的距离可以调节，以使器件得到不同的耐压值。

对于深结P型重掺杂区4，上述横向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，进行扩散N型阱区3注入前预氧，进行窗口刻蚀；

步骤2：进行扩散N型阱区3注入，然后进行扩散N型阱区3推结，刻蚀多余的氧化层；

步骤3：进行P型重掺杂区4注入前预氧，进行窗口刻蚀；

步骤4：进行P型重掺杂区4注入，然后进行P型重掺杂区4推结，刻蚀多余的氧化层；

步骤5：进行第一N型重掺杂区5和第二N型重掺杂区9注入前预氧，进行窗口刻蚀；

步骤6：进行第一N型重掺杂区5和第二N型重掺杂区9注入，刻蚀多余的氧化层，所述P型重掺杂区4位于第一N型重掺杂区5和第二N型重掺杂区9之间，且所述第一N型重掺杂区5部分包含于P型重掺杂区4之中；

步骤7：淀积前预氧，淀积氧化物，致密；

步骤8：光刻欧姆孔；

步骤9：淀积金属层，刻蚀，形成金属阴极7和金属阳极8。

对于浅结P型重掺杂区4，上述横向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，进行扩散N型阱区3注入前预氧，进行窗口刻蚀；

步骤2：进行扩散N型阱区3注入，然后进行扩散N型阱区3推结，刻蚀多余的氧化层；

步骤3：进行P型重掺杂区4注入前预氧，进行窗口刻蚀；