專(zhuān)利名稱(chēng)：采用刻槽工藝形成的恒流二極管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于半導(dǎo)體制造工藝技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種采用刻槽工藝形成的恒
流二極管。
背景技術(shù)：
恒流二極管是一種利用硅材料制造的兩端恒流器件。恒流二極管正向恒電流導(dǎo)通，反向截止。當(dāng)恒流二極管按極性接入電路回路中，正向?qū)〞r(shí)輸出恒定電流，回路即可達(dá)到恒流的效果，應(yīng)用簡(jiǎn)單。因此恒流二極管廣泛使用于交直流放大器、直流穩(wěn)壓電源、波形發(fā)生器以及保護(hù)電路等電子線路中。一般恒流二極管采用平面溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管(JFET)結(jié)構(gòu)，恒定電流值主要由N外延層的厚度和電阻率以及P+柵的結(jié)深決定，由于N外延層受其下的P型襯底自摻雜影響，N型外延層的厚度、濃度均勻性較差，同時(shí)N型外延層的電阻率不均又會(huì)導(dǎo)致P+柵結(jié)深不均勻，最終恒定電流值均勻性很差，成品率較低，成本較高。已授權(quán)專(zhuān)利CN201877434U《一種垂直溝道恒流二極管》公開(kāi)了了一種垂直溝道恒流二極管的結(jié)構(gòu)及制造方法，所述垂直溝道恒流二極管的結(jié)構(gòu)的溝道長(zhǎng)度等于P+擴(kuò)散區(qū)6結(jié)深減去N+區(qū)7結(jié)深，為獲得較好的恒流特性，恒流二極管的溝道長(zhǎng)度不能太短，即P+擴(kuò)散區(qū)6結(jié)深要足夠深，由于P+擴(kuò)散區(qū)6是通過(guò)擴(kuò)散工藝在外延層3上形成的，當(dāng)P+擴(kuò)散區(qū)6結(jié)深要足夠深，則在外延層3上會(huì)存在較大橫向擴(kuò)散，占用較大芯片面積，從而導(dǎo)致單位面積電流密度降低，成本大幅增加。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種采用刻槽工藝形成的恒流二極管，以解決出現(xiàn)的單位面積電流密度與恒流特性不能同時(shí)兼顧問(wèn)題。為了解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種采用刻槽工藝形成的恒流二極管，包括:襯底；—外延層，所述外延層位于襯底正面上；設(shè)有第一窗口和第二窗口的第一絕緣層，所述第一絕緣層覆蓋在所述外延層表面上；第二絕緣層，所述第二絕緣層與第一絕緣層緊鄰且位于所述外延層表面上；P+隔離區(qū)，所述P+隔離區(qū)位于外延層中且兩端分別與所述襯底和第二絕緣層連接；一組P+多晶硅填充深槽，所述P+多晶硅填充深槽位于所述第一窗口對(duì)應(yīng)的外延層上；一組淺P區(qū)，每個(gè)所述P+多晶硅填充深槽外有淺P區(qū)；N+區(qū)，所述N+區(qū)位于所述第二窗口對(duì)應(yīng)的外延層上，且每個(gè)所述N+區(qū)位于相鄰兩個(gè)所述P+多晶填充深槽區(qū)域之間；負(fù)電極，所述負(fù)電極位于第一窗口、第二窗口及第一絕緣層上；正電極，所述正電極位于遠(yuǎn)離所述外延層的襯底背面上。優(yōu)選的，所述P+多晶硅填充深槽的深度為2 6um。進(jìn)一步的，所述P+隔離區(qū)是在所述外延層上注入P型雜質(zhì)擴(kuò)散形成的離子區(qū)域。進(jìn)一步的，所述P+多晶硅填充深槽是在外延層上刻槽填入P型高摻雜的多晶硅形成的區(qū)域。進(jìn)一步的，所述N+區(qū)是在外延層上注入N型離子擴(kuò)散形成的區(qū)域。優(yōu)選的，所述襯底采用的材料為高摻雜的P型半導(dǎo)體材料。優(yōu)選的，所述外延層采用的材料為低摻雜的N型半導(dǎo)體材料。優(yōu)選的，所述半導(dǎo)體材料為硅材料。優(yōu)選的，所述第一絕緣層和第二絕緣層為二氧化硅絕緣材料層。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，存在以下優(yōu)勢(shì):通過(guò)光刻工藝對(duì)所述外延層中刻槽的深度可以控制，從而對(duì)外延層中刻槽填充制備的P+多晶硅填充深槽的深度可以控制，因此對(duì)后續(xù)工藝形成的恒流二極管的溝道長(zhǎng)度進(jìn)行控制；P+多晶硅填充深槽外的淺P區(qū)結(jié)深很淺，占用芯片面積很小，因此本實(shí)用新型的恒流二極管具有很好的恒流性能，使恒定電流值均勻性好，且具有很大的單位面積電流密度，成本可以大幅降低；采用P+隔離工藝，可以避免劃片后器件PN結(jié)表面沾污，使器件具有很小的反向漏電。

圖1為本實(shí)用新型采用刻槽工藝形成的恒流二極管的制造方法流程示意圖；圖2至圖9為本實(shí)用新型采用刻槽工藝形成的恒流二極管的制造方法。
具體實(shí)施方式
為使本實(shí)用新型的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說(shuō)明。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本實(shí)用新型。但是本實(shí)用新型能夠以很多不同于在此描述的其它方式來(lái)實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本實(shí)用新型內(nèi)涵的情況下做類(lèi)似推廣，因此本實(shí)用新型不受下面公開(kāi)的具體實(shí)施的限制。圖1為本實(shí)用新型提供的一種采用刻槽工藝形成的恒流二極管的制造方法的流程，參見(jiàn)圖1，結(jié)合圖2至圖，對(duì)本實(shí)用新型提供的一種采用刻槽工藝形成的恒流二極管的制造方法的制作工藝進(jìn)行詳細(xì)描述。S1:參見(jiàn)圖2，提供一襯底1，在所述襯底I正面上外延淀積生長(zhǎng)一外延層2，在所述外延層2上生長(zhǎng)第一絕緣層3。所述襯底I是用高摻雜的P型半導(dǎo)體材料制成，所述外延層2是用低摻雜的N型半導(dǎo)體材料制成，且所述半導(dǎo)體材料用硅材料制成。所述第一絕緣層3為二氧化硅絕緣材料層。S2:參見(jiàn)圖3,光刻去除部分第一絕緣層3,形成隔離開(kāi)口 4,暴露出外延層,參見(jiàn)圖4，向所述隔離開(kāi)口 4對(duì)應(yīng)的外延層注入P型雜質(zhì)后，在所述隔離開(kāi)口 4中重新生長(zhǎng)出第二絕緣層5，且在外延層2中擴(kuò)散形成兩端分別與所述襯底I和第二絕緣層5連接的P+隔離區(qū)6。采用P+隔離工藝，可以避免劃片后器件上形成的PN結(jié)表面沾污，使器件具有很小的反向漏電。在本步驟中，需確保所述P+隔離區(qū)6是否已擴(kuò)散至襯底I。所述第二絕緣層也為二氧化硅絕緣材料層。S3:參見(jiàn)圖5，間隔均勻地光刻去除部分第一絕緣層3，形成第一窗口 7，所述第一窗口 7的特征尺寸(⑶)為2um 5um，沿著所述第一窗口 7繼續(xù)刻蝕外延層2，在外延層2中形成對(duì)應(yīng)所述第一窗口 7的深槽8，所述深槽的深度Hl為2um 6um，參見(jiàn)圖6，向所述深槽8淀積P型高摻雜的多晶硅，確保P型高摻雜的多晶硅填滿所述深槽，采用光刻和刻蝕等工藝去除所述深槽外多余多晶硅，生成P+多晶硅填充深槽9，因此，所述P+多晶硅填充深槽9與深槽的深度相同，所述P+多晶硅填充深槽9與第一窗口的特征尺寸相同。S4:參見(jiàn)圖7,在相鄰兩個(gè)所述第一窗口 7之間光刻去除部分第一絕緣層3,在所述第一絕緣層3中分別形成第二窗口 10，向所述第二窗口 10對(duì)應(yīng)的外延層2注入N型離子。S5:參見(jiàn)圖8，采用退火工藝，同時(shí)在每個(gè)所述P+多晶硅填充深槽9外形成淺P區(qū)11以及在相鄰兩個(gè)所述P+多晶填充深槽9區(qū)域之間注入的N型離子擴(kuò)散形成N+區(qū)12。此時(shí)，所述淺P區(qū)的結(jié)深為0.2um lum。由于通過(guò)光刻工藝對(duì)所述外延層中刻槽的深度可以控制，從而對(duì)外延層中刻槽填充制備的P+多晶硅填充深槽的深度(即Hl)可以控制，因此對(duì)后續(xù)工藝形成的恒流二極管的溝道長(zhǎng)度進(jìn)行控制，且在通過(guò)刻槽工藝獲得P+多晶硅填充深槽后在經(jīng)過(guò)退化工藝使得P+多晶硅填充深槽外的淺P區(qū)結(jié)深(0.2um Ium)很淺，占用芯片面積很小，避免了現(xiàn)有技術(shù)完全通過(guò)擴(kuò)散工藝形成的P+擴(kuò)散區(qū)存在較大橫向擴(kuò)散面積的問(wèn)題，因此本實(shí)用新型后續(xù)形成的恒流二極管具有很好的恒流性能，恒定電流值均勻性好，且具有很大的單位面積電流密度，成本可以大幅降低S6:參見(jiàn)圖9,在所述第一窗口 7、第二窗口 10和第一絕緣層3形成負(fù)電極13。S7:參見(jiàn)圖9，在遠(yuǎn)離所述外延層2的襯底背面形成正電極14?；谏鲜鲋圃旆椒?，參見(jiàn)圖9，本實(shí)用新型形成一種采用刻槽工藝形成的恒流二極管，包括:襯底I ;—外延層2,所述外延層2位于襯底I正面上；設(shè)有第一窗口 7和第二窗口 10的第一絕緣層3，所述第一絕緣層3覆蓋在所述外延層2表面上；第二絕緣層5，所述第二絕緣層4與第一絕緣層3緊鄰且位于所述外延層2表面上；P+隔離區(qū)6，所述P+隔離區(qū)6位于外延層2中且兩端分別與所述襯底I和第二絕緣層5連接；一組P+多晶硅填充深槽9，所述P+多晶硅填充深槽9位于所述第一窗口 7對(duì)應(yīng)的外延層2上；—組淺P區(qū)11,每個(gè)所述P+多晶硅填充深槽9外有淺P區(qū)11 ;N+區(qū)12，所述N+區(qū)12位于所述第二窗口 10對(duì)應(yīng)的外延層2上，且每個(gè)所述N+區(qū)12位于相鄰兩個(gè)所述P+多晶填充深槽9區(qū)域之間；負(fù)電極13,所述負(fù)電極12位于第一窗口 7、第二窗口 10及第一絕緣層3上；[0049]正電極14，所述正電極14位于遠(yuǎn)離所述外延層2的襯底背面上。優(yōu)選的,所述P+多晶娃填充深槽的深度為2um 6um。進(jìn)一步的，所述P+隔離區(qū)是在所述外延層上注入P型雜質(zhì)擴(kuò)散形成的離子區(qū)域。進(jìn)一步的，所述P+多晶硅填充深槽是在外延層上刻槽填入P型高摻雜的多晶硅形成的區(qū)域。進(jìn)一步的，所述N+區(qū)是在外延層上注入N型離子擴(kuò)散形成的區(qū)域。優(yōu)選的，所述襯底采用的材料為高摻雜的P型半導(dǎo)體材料。優(yōu)選的，所述外延層采用的材料為低摻雜的N型半導(dǎo)體材料。優(yōu)選的，所述半導(dǎo)體材料為硅材料。優(yōu)選的，所述第一絕緣層和第二絕緣層為二氧化硅絕緣材料層。本實(shí)用新型雖然以較佳實(shí)施例公開(kāi)如上，但其并不是用來(lái)限定權(quán)利要求，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍內(nèi)，都可以做出可能的變動(dòng)和修改，因此本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以本實(shí)用新型權(quán)利要求所界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求1.一種采用刻槽工藝形成的恒流二極管，包括: 襯底； 一外延層，所述外延層位于襯底正面上； 設(shè)有第一窗口和第二窗口的第一絕緣層，所述第一絕緣層覆蓋在所述外延層表面上； 第二絕緣層，所述第二絕緣層與第一絕緣層緊鄰且位于所述外延層表面上； P+隔離區(qū)，所述P+隔離區(qū)位于外延層中且兩端分別與所述襯底和第二絕緣層連接； 一組P+多晶娃填充深槽，所述P+多晶娃填充深槽位于所述第一窗口對(duì)應(yīng)的外延層上； 一組淺P區(qū)，每個(gè)所述P+多晶硅填充深槽外有淺P區(qū)； N+區(qū)，所述N+區(qū)位于所述第二窗口對(duì)應(yīng)的外延層上，且每個(gè)所述N+區(qū)位于相鄰兩個(gè)所述P+多晶填充深槽區(qū)域之間； 負(fù)電極，所述負(fù)電極位于第一窗口、第二窗口及第一絕緣層上； 正電極，所述正電極位于遠(yuǎn)離所述外延層的襯底背面上。
2.如權(quán)利要求1所述的恒流二極管，其特征在于，所述P+多晶硅填充深槽的深度為2 6um。
3.如權(quán)利要求1所述的恒流二極管，其特征在于，所述P+隔離區(qū)是在所述外延層上注入P型雜質(zhì)擴(kuò)散形成的離子區(qū)域。
4.如權(quán)利要求1所述的恒流二極管，其特征在于，所述P+多晶硅填充深槽是在外延層上刻槽填入P型高摻雜的多晶硅形成的區(qū)域。
5.如權(quán)利要求1所述的恒流二極管，其特征在于，所述N+區(qū)是在外延層上注入N型離子擴(kuò)散形成的區(qū)域。
6.如權(quán)利要求1所述的恒流二極管，其特征在于，所述襯底采用的材料為高摻雜的P型半導(dǎo)體材料。
7.如權(quán)利要求1所述的恒流二極管，其特征在于，所述外延層采用的材料為低摻雜的N型半導(dǎo)體材料。
8.如權(quán)利要求6或7所述的恒流二極管，其特征在于，所述半導(dǎo)體材料為硅材料。
9.如權(quán)利要求1所述的恒流二極管，其特征在于，所述第一絕緣層和第二絕緣層為二氧化硅絕緣材料層。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型提供一種采用刻槽工藝形成的恒流二極管，包括襯底；位于襯底正面上的外延層；設(shè)有第一窗口和第二窗口的第一絕緣層覆蓋在外延層表面上；與第一絕緣層緊鄰且位于外延層表面上的第二絕緣層；位于外延層中且兩端分別與襯底和第二絕緣層連接的P+隔離區(qū)；位于第一窗口對(duì)應(yīng)的外延層上的P+多晶硅填充深槽；每個(gè)P+多晶硅填充深槽外設(shè)有的淺P區(qū)；位于第二窗口對(duì)應(yīng)的外延層上且位于相鄰兩個(gè)P+多晶填充深槽區(qū)域之間的N+區(qū)；位于第一窗口、第二窗口及第一絕緣層上的負(fù)電極；位于遠(yuǎn)離外延層的襯底背面上的正電極。本實(shí)用新型解決了現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)的單位面積電流密度與恒流特性不能同時(shí)兼顧問(wèn)題。
文檔編號(hào)H01L29/861GK203013738SQ20122075019
公開(kāi)日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2012年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月31日
發(fā)明者王英杰, 徐敏杰, 崔建 申請(qǐng)人:杭州士蘭集成電路有限公司, 成都士蘭半導(dǎo)體制造有限公司