[发明专利]齐纳二极管及其制造方法

说明书

本发明涉及半导体技术领域，提供了一种齐纳二极管及其制造方法，形成的齐纳二极管包括：位于衬底上的阱区；位于衬底上的第一掺杂区和分别位于该第一掺杂区两侧的第二掺杂区；分别位于第二掺杂区远离第一掺杂区的一侧的场氧区，该场氧区在靠近第二掺杂区一侧的鸟嘴区域与前述第二掺杂区邻接；以及位于场氧区上方的多晶硅层，其横向延伸覆盖在前述第二掺杂区的上方；还有分别与第一掺杂区和多晶硅层形成欧姆接触的第一电极和与衬底形成欧姆接触的第二电极。本发明通过位于场氧区上方且横向延伸覆盖在第二掺杂区上表面的多晶硅层调节第二掺杂区与第一掺杂区共同和阱区形成的PN结在第二掺杂区侧面的等电势，以稳定该PN结在各处的击穿电压。

技术领域

本发明涉及半导体领域，具体涉及一种齐纳二极管及其制造方法。

背景技术

二极管是以PN结为核心的电子元件，当其负极电压比正极高时称为反偏，反偏的二极管的反向饱和电流很小，但当反偏电压增大到一定值时反向电流会急剧增大，这种现象称为二极管的反向击穿，二极管的反向击穿电压(即稳定电压)很稳定，利用这一特性，可得到专门工作在反向击穿状态的齐纳二极管。齐纳二极管的核心部分由P-区和N+区(或P+区和N-区)组成，其中“-”表示该区掺杂浓度较低，“+”表示该区掺杂浓度较高。齐纳二极管的稳定电压主要由P-区(或N-区)的掺杂浓度决定。因此，保证P-区(或N-区)的掺杂浓度稳定对齐纳二极管的稳定电压的稳定性十分重要。

在实际电路应用中，通常利用齐纳二极管在PN结反向击穿状态下，电流可在很大范围内变化而电压基本不变的特性来稳定电路中的电压。电路设计通常钳住二极管的某个电流范围来进行稳压，因此齐纳二极管的电流状态非常重要，如果齐纳二极管在PN结反向击穿之前有较大的漏电流出现，设计的电路就无法稳住电压。

现有工艺中，如图1所示，常见的齐纳二极管100通常在衬底101上采用场氧区或场区(FOX)104自对准的方式，注入重掺杂N+区103与轻掺杂P-区102，调节浓度产生合适的击穿电压。这样方式形成的齐纳二极管有一个非常明显的缺点，N+区103的边缘区域因为接触到更多的P-区102，会形成弧面结(与N+区103相连的阴极电极和与衬底101相连的阳极电极均未示出)，其中，虚线所示为N+区103加正压时的等势线，N+区103的边缘位置等势线发生较大的弯曲，此处的击穿电压会低于其他区域，通常称这种弧面结现象导致的击穿为软击穿，因此在齐纳二极管100反偏状态下，P-区102与N+区103底部的击穿电压不一致，造成N+区103的边缘区先击穿，使得电流增大，由于不同区域击穿是在持续发生的，导致电流会在一定时间内持续变化，无法达到在瞬间出现较大电路的理想状态，形成软击穿的效应。此效应的存在会使得在齐纳二极管100在击穿电压附近电流发生变化时，电压也随之变化。

现有技术中，在此基础上的一种改进方案是通过在齐纳二极管200中增加一个N-注入区205进行改善，如图2所示，N-注入区205的引入一定程度上可以改善弧面结的弧度，改善N+区203边缘的等势线弧度，尽量维持各个区域击穿电压一致，但是在N-注入区205的边缘弧面结仍然存在，故上述方案只是对软击穿现象进行减弱，使得电流变化范围减小，并不能完全避免。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种齐纳二极管及其制造方法，可以消除PN结各处击穿电压不一致的问题，稳定击穿电压。

一方面，本发明提供了一种齐纳二极管，包括：

阱区，位于衬底上，具有第一掺杂类型；

第一掺杂区，位于前述衬底上，前述阱区围绕该第一掺杂区设置；

第二掺杂区，分别位于第一掺杂区的两侧，前述阱区围绕该第二掺杂区设置，前述第一掺杂区和该第二掺杂区均为第二掺杂类型，该第二掺杂区与第一掺杂区共同和前述阱区形成PN结；

场氧区，分别位于前述第二掺杂区远离第一掺杂区的一侧，且该场氧区在靠近前述第二掺杂区一侧的鸟嘴区域与前述第二掺杂区邻接；