[发明专利]一种恒流器件及其制造方法

说明书

一种恒流器件及其制造方法，属于半导体器件技术领域。本发明在P型衬底上通过扩散或外延的方式形成两个独立的第一N型区和第二N型区，并在第一N型区内设置第一P型重掺杂区和第一N型重掺杂区形成恒流二极管结构，在第二N型区内设置第二P型重掺杂区和第二N型重掺杂区形成纵向PNP三极管结构。恒流二极管的恒定电流为PNP三极管基区提供电流，使整个恒流器件总的输出电流变为传统恒流二极管的(1+β)倍，器件单位面积电流大幅提升，节约了芯片面积与成本；PNP三极管放大系数β的正温度系数补偿了恒流二极管恒定电流的负温度系数，提升器件温度稳定性；P型衬底采用轻掺杂材料时提高了PNP三极管与恒流二极管的击穿电压，拓宽了本发明的工作电压范围。

技术领域

本发明属于半导体器件技术领域，尤其涉及一种恒流器件及其制造方法。

背景技术

恒流二极管是一种半导体两端恒流器件。恒流二极管按极性接入回路后，正向可输出恒定电流，反向截止，应用简便。目前，恒流二极管被广泛应用于直流稳压电源、交直流放大器、脉冲波形发生器及保护电路等电子线路中。

传统恒流二极管为结型场效应晶体管(Junction Field-Effect Transistor，JFET)结构，如图1中所示，传统恒流二极管包括：P型衬底1、N型扩散阱区2、P型重掺杂区3、N型重掺杂区4、氧化层5、以及金属电极6、金属电极7和金属电极9，其中金属电极6为栅源短接的电极，金属电极7为漏电极，金属电极9为衬底电极。P型衬底1与P型重掺杂区3相当于JFET两个控制栅结构，恒流二极管通过将JFET栅源短接而形成恒流特性。

然而对于这种传统恒流二极管，其电流能力主要取决于沟道宽度，而沟道宽度受正面电极图形限制，单位尺寸沟道宽度面积较小，导致恒流二极管电流密度不高，需要增加芯片面积来提高电流值，使制造成本上升；另一方面，若通过减小沟道长度提高电流值，则输出特性受沟长调制效应的影响就会加剧，使恒流能力降低，因此传统恒流二极管存在着电流能力与恒流特性的矛盾关系；目前常规恒流二极管具有很大的负温度系数，高温恒流性能欠佳。

发明内容

针对上述传统恒流二极管存在的电流密度较小和高温恒流性能欠佳的问题，本发明提出一种恒流器件及其制造方法，器件内包括恒流二极管和PNP三极管，恒流二极管的恒定电流经PNP三极管放大作用，单位面积电流值得到迅速提升；此外，PNP三极管电流放大系数具有正温度特性，而传统恒流二极管电流是负温度特性，因此本发明的恒流器件具有较好的温度稳定性。

本发明的技术方案为：

一种恒流器件，包括P型衬底和设置在所述P型衬底下方的第一金属电极；

所述恒流器件还包括：

设置在所述P型衬底内并位于所述P型衬底顶部两侧的第一N型区和第二N型区；所述第一N型区和第二N型区均为N型扩散阱区，或所述第一N型区和第二N型区均为N型外延层；

设置在所述第一N型区和第二N型区之间且与分别所述第一N型区和第二N型区相连的P型隔离区；

设置在所述第一N型区内的第一P型重掺杂区，和设置在所述第一N型区内且位于所述第一P型重掺杂区两侧的第一N型重掺杂区，所述第一P型重掺杂区和第一N型重掺杂区均位于所述第一N型区顶部；

设置在所述第二N型区内且位于所述第二N型区顶部的第二P型重掺杂区和第二N型重掺杂区，且所述第二N型重掺杂区位于所述第二P型重掺杂区和第一N型区之间；

设置在所述恒流器件上表面的氧化层；

设置在所述第一P型重掺杂区远离所述第二N型区一侧的第一N型重掺杂区上表面和所述第一P型重掺杂区上表面的第二金属电极，所述第一P型重掺杂区和第一N型重掺杂区上的第二金属电极穿过所述氧化层并相互连接；