恒流二極管及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種恒流二極管，包括：襯底；形成于所述襯底上的外延層；形成于所述襯底和外延層之間的第一摻雜區(qū)；形成于所述外延層中的第二摻雜區(qū)、第三摻雜區(qū)和第四摻雜區(qū)；形成于所述第三摻雜區(qū)表面的第一正電極和形成于所述第二摻雜區(qū)表面和第四摻雜區(qū)表面的第二正電極；形成于所述襯底背面的負電極；其中，所述第三摻雜區(qū)和第四摻雜區(qū)之間具有若干在第一方向上并排排列的所述第二摻雜區(qū)；所述第一摻雜區(qū)與所述第二摻雜區(qū)接觸。本發(fā)明還提供一種恒流二極管的制造方法。在本發(fā)明提供的恒流二極管及其制造方法中，形成了側柵加下柵JFET結構的恒流二極管，其恒定電流值主要取決于第二摻雜區(qū)的間距，恒流性能好。
【專利說明】恒流二極管及其制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及半導體【技術領域】，特別涉及一種恒流二極管及其制造方法。
【背景技術】
[0002]恒流二極管(Current Regulative Diode,簡稱CRD)是近年來問世的半導體恒流器件，正向導通，反向截止是二極管的正向特性。其中，恒流二極管在正向工作時存在一個恒流區(qū)，在此區(qū)域內(nèi)輸出的電流基本不隨電壓而改變。恒流二極管只有兩個電極，很方便并聯(lián)擴展電流，串聯(lián)擴展電壓。由于恒流二極管的恒流性能好、結構簡單、使用方便、成本低廉，因此廣泛應用于LED、半導體激光器，以及其他需要恒電流供電驅動的場合。
[0003]恒流二極管是利用柵源短接的結型場效應管工作的，一般采用平面溝道JFET結構。請參考圖1和圖2，其中，圖1是現(xiàn)有技術的恒流二極管的結構俯視圖，圖2是圖1沿A-A’線的剖面示意圖。平面溝道JFET結構的恒流二極管100包括:襯底10，所述襯底10采用高摻雜的P型半導體材料(P+);形成于所述襯底10上的外延層11，所述外延層11采用低摻雜的N型半導體材料(N-);形成于所述外延層11中的柵極12、源極13、漏極14，形成于所述柵極12、源極13、漏極14上的表面電極16，一般的，恒流二極管100還包括隔離區(qū)等必要結構。其中，柵極12為P型(P+)，源極13和漏極14都為N型(N+)，柵極12的表面和漏極14的表面通過表面電極16短接在一起。
[0004]如圖1所示，在現(xiàn)有技術的平面溝道JFET結構的恒流二極管100中，柵極12包圍源極13，漏極14包圍柵極12，柵極12、源極13、漏極14之間通過外延層11實現(xiàn)電性隔離。當在恒流二極管100上施加正向電壓時，電流I’從源極13，經(jīng)柵極12下方的外延層11 (溝道區(qū))，流向與柵極12短接的漏極14，再通過表面電極16，經(jīng)過隔離區(qū)流向襯底10，如圖2所示。恒流二極管100的恒定電流值主要由N型外延層11的厚度、N型外延層11的電阻率和柵級12的結深決定。然而，由于N型外延層11受到P型襯底自摻雜的影響，外延厚度及濃度的均勻性都比較差，因此N型外延層11的電阻率、外延厚度的均勻性較差。同時，由于外延層11的電阻率不均勻又導致柵級12的結深不均勻，造成恒定電流值的均勻性較差，影響了恒流二極管100的成品率。
[0005]可見，平面溝道JFET結構的恒流二極管100的電流值的差異比較大，因此產(chǎn)品的成品率比較低。
[0006]因此，如何改善現(xiàn)有技術中恒流二極管的電流值的均勻性已經(jīng)成為本領域技術人員亟需解決的技術問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種恒流二極管及其制造方法，以提高現(xiàn)有的恒流二極管的電流值的均勻性。
[0008]為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種恒流二極管，所述恒流二極管包括:襯底；形成于所述襯底上的外延層；形成于所述襯底和外延層之間的第一摻雜區(qū)；形成于所述外延層中的第二摻雜區(qū)、第三摻雜區(qū)和第四摻雜區(qū)；形成于所述第三摻雜區(qū)表面的第一正電極和形成于所述第二摻雜區(qū)表面和第四摻雜區(qū)表面的第二正電極；形成于所述襯底背面的負電極；
[0009]其中，所述第三摻雜區(qū)和第四摻雜區(qū)之間具有若干在第一方向上并排排列的所述第二摻雜區(qū)；
[0010]所述第一摻雜區(qū)與所述第二摻雜區(qū)接觸，所述第二摻雜區(qū)的表面通過所述第二正電極與所述第四摻雜區(qū)的表面導通；
[0011]所述第一摻雜區(qū)和第二摻雜區(qū)均為第一導電型，所述第三摻雜區(qū)和第四摻雜區(qū)均為第二導電型，所述第一導電型與所述第二導電型的導電類型相反。
[0012]優(yōu)選的，在所述的恒流二極管中，所述恒流二極管還包括兩個第五摻雜區(qū)，所述第五摻雜區(qū)形成于所述外延層中，并與所述第一摻雜區(qū)接觸，兩個所述第五摻雜區(qū)與若干所述第二摻雜區(qū)在第一方向上并排排列，所述第三摻雜區(qū)和第二摻雜區(qū)設置于兩個所述第五摻雜區(qū)之間。
[0013]優(yōu)選的，在所述的恒流二極管中，相鄰的所述第二摻雜區(qū)之間的距離相等。
[0014]優(yōu)選的，在所述的恒流二極管中，所述第四摻雜區(qū)與所述襯底接觸。
[0015]優(yōu)選的，在所述的恒流二極管中，所述外延層上設置有絕緣層，所述絕緣層位于所述第二摻雜區(qū)和第四摻雜區(qū)的上面。
[0016]優(yōu)選的，在所述的恒流二極管中，所述襯底的材料采用高摻雜的N型硅襯底，所述外延層的材料采用低摻雜的N型硅，所述第一摻雜區(qū)和第二摻雜區(qū)均為P型導電型，所述第三摻雜區(qū)和第四摻雜區(qū)均為N型導電型。
[0017]優(yōu)選的，在所述的恒流二極管中，所述襯底的材料采用高摻雜的P型硅襯底，所述外延層的材料采用低摻雜的P型硅，所述第一摻雜區(qū)和第二摻雜區(qū)均為N型導電型，所述第三摻雜區(qū)和第四摻雜區(qū)均為P型導電型。
[0018]本發(fā)明還提供了一種恒流二極管的制造方法，所述恒流二極管的制造方法包括:
[0019]提供一襯底；
[0020]在所述襯底上形成第一摻雜區(qū)；
[0021]在所述第一摻雜區(qū)和襯底的表面形成外延層；
[0022]在所述外延層中形成第四摻雜區(qū)；
[0023]在形成有第四摻雜區(qū)的外延層中依次形成第二摻雜區(qū)和第三摻雜區(qū)；
[0024]在所述第三摻雜區(qū)的表面形成第一正電極，在所述第二摻雜區(qū)和第四摻雜區(qū)的表面形成第二正電極；
[0025]在所述襯底的背面形成負電極；
[0026]其中，所述第三摻雜區(qū)和第四摻雜區(qū)之間具有若干在第一方向上并排排列的所述第二摻雜區(qū)；
[0027]所述第一摻雜區(qū)與所述第二摻雜區(qū)接觸，所述第二摻雜區(qū)的表面通過所述第二正電極與所述第四摻雜區(qū)的表面連接；
[0028]所述第一摻雜區(qū)和第二摻雜區(qū)均為第一導電型，所述第三摻雜區(qū)和第四摻雜區(qū)均為第二導電型，所述第一導電型與所述第二導電型的導電類型相反。
[0029]優(yōu)選的，在所述的恒流二極管的制造方法中，所述制造方法還包括:在所述外延層中形成兩個第五摻雜區(qū)，所述第五摻雜區(qū)與所述第一摻雜區(qū)接觸，兩個所述第五摻雜區(qū)與若干所述第二摻雜區(qū)在第一方向上并排排列，所述第三摻雜區(qū)和第二摻雜區(qū)設置于兩個所述第五摻雜區(qū)之間。
[0030]優(yōu)選的，在所述的恒流二極管的制造方法中，相鄰的所述第二摻雜區(qū)之間的距離相等。
[0031]優(yōu)選的，在所述的恒流二極管的制造方法中，所述第四摻雜區(qū)與所述襯底接觸。
[0032]優(yōu)選的，在所述的恒流二極管的制造方法中，形成第三摻雜區(qū)之后，形成正電極和負電極之前，還包括:在所述外延層上形成絕緣層，所述絕緣層位于所述第二摻雜區(qū)和第四摻雜區(qū)的上面。
[0033]優(yōu)選的，在所述的恒流二極管的制造方法中，所述襯底的材料采用高摻雜的N型娃襯底，所述外延層的材料米用低摻雜的N型娃,所述第一摻雜區(qū)和第二摻雜區(qū)均為P型導電型，所述第三摻雜區(qū)和第四摻雜區(qū)均為N型導電型。
[0034]優(yōu)選的，在所述的恒流二極管的制造方法中，所述襯底的材料采用高摻雜的P型娃襯底，所述外延層的材料米用低摻雜的P型娃，所述第一摻雜區(qū)和第二摻雜區(qū)均為N型導電型，所述第三摻雜區(qū)和第四摻雜區(qū)均為P型導電型。
[0035]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明提供的恒流二極管及其制造方法具有以下優(yōu)點:
[0036]1.在本發(fā)明提供的恒流二極管及其制造方法中，所述第三摻雜區(qū)和第四摻雜區(qū)之間具有若干在第一方向上并排排列的所述第二摻雜區(qū)，所述第一摻雜區(qū)與所述第二摻雜區(qū)接觸，從而形成了側柵加下柵JFET結構的恒流二極管，與現(xiàn)有技術相比，當在所述恒流二極管上施加正向電壓時，電流從第三摻雜區(qū)(源極)，經(jīng)所述第二摻雜區(qū)之間的外延層，流向所述第四摻雜區(qū)(漏極)，因此，所述恒流二極管的恒定電流值主要取決于第二摻雜區(qū)的間距，所以，所述恒流二極管恒流性能好。
[0037]2.在本發(fā)明提供的恒流二極管及其制造方法中，所述恒流二極管還包括兩個第五摻雜區(qū)，所述第五摻雜區(qū)形成于所述外延層中，并與所述第一摻雜區(qū)接觸，兩個所述第五摻雜區(qū)與若干所述第二摻雜區(qū)在第一方向上并排排列，所述第三摻雜區(qū)和第二摻雜區(qū)設置于兩個所述第五摻雜區(qū)之間，當在所述恒流二極管上施加正向電壓時，所述第五摻雜區(qū)防止電流從經(jīng)并排的所述第二摻雜區(qū)以外的外延層(并排的所述第二摻雜區(qū)的側邊)流向所述第四摻雜區(qū)(漏極)，進一步提高所述恒流二極管的恒流性能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0038]圖1是現(xiàn)有技術的恒流二極管的結構俯視圖；
[0039]圖2是圖1沿A-A’線的剖面示意圖；
[0040]圖3是本發(fā)明實施例的恒流二極管的結構俯視圖；
[0041]圖4是圖3沿B-B’線的剖面示意圖；
[0042]圖5是圖3沿C-C’線的剖面示意圖；
[0043]圖6是本發(fā)明實施例的恒流二極管的制造流程圖；
[0044]圖7-圖14是本發(fā)明實施例的恒流二極管的制造過程中器件結構的示意圖?！揪唧w實施方式】[0045]下面將結合示意圖對本發(fā)明的恒流二極管及其制造方法進行更詳細的描述，其中表示了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，應該理解本領域技術人員可以修改在此描述的本發(fā)明，而仍然實現(xiàn)本發(fā)明的有利效果。因此，下列描述應當被理解為對于本領域技術人員的廣泛知道，而并不作為對本發(fā)明的限制。
[0046]為了清楚，不描述實際實施例的全部特征。在下列描述中，不詳細描述公知的功能和結構，因為它們會使本發(fā)明由于不必要的細節(jié)而混亂。應當認為在任何實際實施例的開發(fā)中，必須做出大量實施細節(jié)以實現(xiàn)開發(fā)者的特定目標，例如按照有關系統(tǒng)或有關商業(yè)的限制，由一個實施例改變?yōu)榱硪粋€實施例。另外，應當認為這種開發(fā)工作可能是復雜和耗費時間的，但是對于本領域技術人員來說僅僅是常規(guī)工作。
[0047]在下列段落中參照附圖以舉例方式更具體地描述本發(fā)明。根據(jù)下面說明和權利要求書，本發(fā)明的優(yōu)點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實施例的目的。
[0048]本發(fā)明的核心思想在于，提供一種恒流二極管，包括:為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種恒流二極管，所述恒流二極管包括:襯底；形成于所述襯底上的外延層；形成于所述襯底和外延層之間的第一摻雜區(qū)；形成于所述外延層中的第二摻雜區(qū)、第三摻雜區(qū)和第四摻雜區(qū)；形成于所述第三摻雜區(qū)表面的第一正電極和形成于所述第二摻雜區(qū)表面和第四摻雜區(qū)表面的第二正電極；形成于所述襯底背面的負電極；其中，所述第三摻雜區(qū)和第四摻雜區(qū)之間具有若干在第一方向上并排排列的所述第二摻雜區(qū)；所述第一摻雜區(qū)與所述第二摻雜區(qū)接觸。所述恒流二極管的恒定電流值主要取決于第二摻雜區(qū)的間距，提高所述恒流二極管的恒流性能。
[0049]根據(jù)本發(fā)明的核心思想，本發(fā)明還提供一種恒流二極管的制備方法，包括以下步驟:
[0050]SlO:提供一襯底；
[0051]Sll:在所述襯底上形成第一摻雜區(qū)；
[0052]S12:在所述第一摻雜區(qū)和襯底的表面形成外延層；
[0053]S13:在所述外延層中形成第四摻雜區(qū)；
[0054]S14:在形成有第四摻雜區(qū)的外延層中依次形成第二摻雜區(qū)和第三摻雜區(qū)；
[0055]S15:在所述第三摻雜區(qū)的表面形成第一正電極，在所述第二摻雜區(qū)和第四摻雜區(qū)的表面形成第二正電極；
[0056]S16:在所述襯底的背面形成負電極；
[0057]以下結合圖3-圖5說明本實施例中的恒流二極管。其中，圖3是本發(fā)明實施例的恒流二極管的結構俯視圖；圖4是圖3沿B-B’線的剖面示意圖；圖5是圖3沿C-C’線的剖面示意圖。
[0058]所述恒流二極管200包括:襯底20 ;形成于所述襯底20上的外延層22，形成于所述襯底20和外延層22之間的第一摻雜區(qū)21 ;形成于所述外延層22中的第二摻雜區(qū)24、第三摻雜區(qū)25和第四摻雜區(qū)23 ;形成于所述第三摻雜區(qū)25表面的第一正電極26和形成于所述第二摻雜區(qū)24表面和第四摻雜區(qū)23表面的第二正電極28 ;形成于所述襯底20背面的負電極27 ;其中，所述第三摻雜區(qū)25和第四摻雜區(qū)23之間具有若干在第一方向X上并排排列的所述第二摻雜區(qū)24 ;所述第一摻雜區(qū)21與所述第二摻雜區(qū)24接觸，所述第二摻雜區(qū)24與所述第四摻雜區(qū)23通過所述第二正電極28導通；所述第一摻雜區(qū)21和第二摻雜區(qū)24均為第一導電型，所述第四摻雜區(qū)23和第三摻雜區(qū)25為第二導電型，所述第一導電型與所述第二導電型的導電類型相反。當然，所述恒流二極管200還包括隔離區(qū)等必要結構，此為本領域的技術人員可以理解的，在此不作贅述。
[0059]具體的,請繼續(xù)參考圖3,如圖3所示,在本實施例中，襯底20的上面形成有外延層22，所述襯底20和外延層22之間形成有第一摻雜區(qū)21，外延層22中設置有兩組第二摻雜區(qū)24。每組第二摻雜區(qū)24均具有若干的所述第二摻雜區(qū)24在第一方向X上并排排列，較佳的，每組中相鄰的所述第二摻雜區(qū)24之間的距離(d)相等，可以提高恒流性能。
[0060]兩組第二摻雜區(qū)24在第二方向Y上排列，其中，所述第一方向X與第二方向Y相垂直。兩組第二摻雜區(qū)24之間設置有第三摻雜區(qū)25，兩組第二摻雜區(qū)24在第一方向X上的外部還設置有兩個第五摻雜區(qū)29，所述第五摻雜區(qū)29與所述第一摻雜區(qū)21接觸，兩個所述第五摻雜區(qū)29與每組的若干第二摻雜區(qū)24在第一方向X上并排排列，所述第三摻雜區(qū)23和第二摻雜區(qū)24設置于兩個所述第五摻雜區(qū)之間，當在所述恒流二極管200上施加正向電壓時，所述第五摻雜區(qū)29防止電流從經(jīng)并排的所述第二摻雜區(qū)24以外的外延層22 (并排的所述第二摻雜區(qū)24的側邊)流向所述第四摻雜區(qū)23(漏極)，進一步提高所述恒流二極管200的恒流性能。其中，每組中所述第二摻雜區(qū)24的數(shù)量不做限制，具體根據(jù)需要進行設置，并且，相鄰的所述第二摻雜區(qū)24之間的距離(d)的大小亦不做限制，根據(jù)所需要的恒定電流值進行設置。
[0061 ] 兩組第二摻雜區(qū)24在第二方向Y上的外部還設置有兩個第四摻雜區(qū)23，兩個第五摻雜區(qū)29和兩個第四摻雜區(qū)23分別設置在兩組第二摻雜區(qū)24的四側，其中，兩個第五摻雜區(qū)29相對設置，兩個第四摻雜區(qū)23相對設置。兩個第五摻雜區(qū)29在第二方向Y上的長度大于所述兩組第二摻雜區(qū)24的長度之和，以將所述兩組第二摻雜區(qū)24以及第三摻雜區(qū)25限制在外部的兩個第二摻雜區(qū)24之間；兩個第四摻雜區(qū)23在第一方向X上的長度大于所述兩組第二摻雜區(qū)24的長度，以將所述兩組第二摻雜區(qū)24以及第三摻雜區(qū)25限制在兩個第四摻雜區(qū)23之間。而且，在本實施例中，第二摻雜區(qū)24、第三摻雜區(qū)25和第五摻雜區(qū)29全部位于第一摻雜區(qū)21的上面，以提高恒流性能。
[0062]請繼續(xù)參考圖4，如圖4所示，第二摻雜區(qū)24和第三摻雜區(qū)25均位于第一摻雜區(qū)21的上面，其中，第三摻雜區(qū)25與第一摻雜區(qū)21不接觸，第二摻雜區(qū)24的底部與第一摻雜區(qū)21的頂部接觸，第四摻雜區(qū)23與第三摻雜區(qū)25不接觸，第四摻雜區(qū)23的底部與所述襯底20接觸。第四摻雜區(qū)23的底部與所述襯底20接觸能夠降低恒流二極管200的串聯(lián)電阻，改善其恒電流性能。
[0063]為了保護器件，所述外延層22上還設置有絕緣層30。如圖4所示，所述絕緣層30位于所述第二摻雜區(qū)24、第四摻雜區(qū)23和第五摻雜區(qū)29的上面，所述絕緣層30與所述第一正電極26和第二正電極28共同覆蓋在外延層22的表面。
[0064]本實施例中，所述襯底20的材料采用高摻雜的N型硅襯底，所述外延層22的材料采用低摻雜的N型硅，所述第一摻雜區(qū)21和第二摻雜區(qū)24均摻雜了高濃度的P型雜質(zhì)，所述第一摻雜區(qū)21和第二摻雜區(qū)24的導電類型均為P型導電型(P+)，所述第四摻雜區(qū)23是深磷區(qū)，所摻雜的N型雜質(zhì)是磷，所述第三摻雜區(qū)25摻雜了高濃度的N型雜質(zhì)，所述第四摻雜區(qū)23和第三摻雜區(qū)25的導電類型均為N型導電型(N+)。[0065]在本發(fā)明其他實施例中，可以摻雜與本實施例中導電類型相反的雜質(zhì)，形成與本實施例類型相反的恒流二極管。具體的，所述襯底20的材料采用高摻雜的P型硅襯底，所述外延層22的材料采用低摻雜的P型硅，所述第一摻雜區(qū)21和第二摻雜區(qū)24均摻雜高濃度的N型雜質(zhì)，所述第四摻雜區(qū)23、第五摻雜區(qū)29和第三摻雜區(qū)25均摻雜高濃度的P型雜質(zhì)。
[0066]在本發(fā)明實施例提供的恒流二極管200中，第三摻雜區(qū)25作為恒流二極管200的源區(qū)，第四摻雜區(qū)23構成了恒流二極管200的漏區(qū)，第一摻雜區(qū)21、第二摻雜區(qū)24和第五摻雜區(qū)29分別作為下柵和側柵共同形成了恒流二極管200的柵區(qū)。在恒流二極管200上施加正向電壓時，電流I從第三摻雜區(qū)25(源極)，經(jīng)所述第二摻雜區(qū)24之間的外延層22 (d之間)，流向所述第四摻雜區(qū)23(漏極)，如圖3和圖5所示，因此，所述恒流二極管200的恒定電流值主要取決于第二摻雜區(qū)24的間距d，所以，所述恒流二極管200恒流性能好。
[0067]其中，N型外延層22的厚度和電阻率以及柵極的結深對恒定電流值的影響較小，恒定電流值主要取決于第二摻雜區(qū)24的間距d，間距d越寬，恒定電流越大。第二摻雜區(qū)24的間距d是主要由光刻圖形決定，光刻設備的精度能夠保證間距d的均勻性。因此，所述恒流二極管200的恒流性能好，恒定電流值的差異非常小。
[0068]相應的，本實施例還提供了一種恒流二極管的制造方法。請參考圖6，其為本發(fā)明實施例的恒流二極管的制造流程圖。
[0069]具體的，首先，進行S10，提供一襯底20，如圖7所示。
[0070]接著，進行S11，在襯底20上形成絕緣層，并通過光刻、刻蝕在絕緣層上形成第一摻雜區(qū)21的開口以暴露出一部分襯底20，對暴露出的襯底20進行雜質(zhì)擴散形成第一摻雜區(qū)21，形成第一摻雜區(qū)21后去除該絕緣層，如圖8所示。其中，絕緣層的材料通常采用二氧化硅。
[0071]然后，進行S12，在第一摻雜區(qū)21和襯底20的表面通過外延生長方式形成外延層22。形成外延層22過程中，由于第一摻雜區(qū)21的雜質(zhì)濃度很高，雜質(zhì)擴散進入外延層22，使得外延層22中靠近第一摻雜區(qū)21的部分區(qū)域變成為了第一摻雜區(qū)21的一部分，如圖9所示。
[0072]接著，進行S13，形成外延層22之后，在外延層22上再次形成絕緣層。之后，通過光刻、刻蝕在絕緣層上形成第四摻雜區(qū)23的開口以暴露出一部分外延層22，對暴露出的外延層22進行磷離子擴散形成第四摻雜區(qū)23，如圖10所示。其中，第四摻雜區(qū)23的底部與襯底20接觸。第四摻雜區(qū)23與襯底20接觸能夠降低恒流二極管200的串聯(lián)電阻，改善恒流二極管200的恒電流性能。
[0073]隨后，進行S14，形成第四摻雜區(qū)23之后，在絕緣層的上面再次形成絕緣層并覆蓋第四摻雜區(qū)23。之后，通過光刻、刻蝕在絕緣層上形成第二摻雜區(qū)24的開口以暴露出一部分外延層22，對暴露出的外延層22進行P型雜質(zhì)擴散形成第二摻雜區(qū)24，P型雜質(zhì)擴散至第一摻雜區(qū)21為止，使得第二摻雜區(qū)24的底部與第一摻雜區(qū)21的頂部接觸，如圖11所示。在本實施例中，所述外延層22還具有第五摻雜區(qū)29，所以，在本實施例中，在步驟S14中，在形成第二摻雜區(qū)24的同時，形成第五摻雜區(qū)29，此為本領域的技術人員可以理解的，在此不作贅述。
[0074]形成第二摻雜區(qū)24之后，在絕緣層的上面再次形成絕緣層并覆蓋第二摻雜區(qū)24。之后，通過光刻、刻蝕在絕緣層上形成第三摻雜區(qū)25的開口以暴露出一部分外延層22，對暴露出的外延層22進行雜質(zhì)擴散形成第三摻雜區(qū)25，如圖12所示。
[0075]隨后，進行S15，制作金屬引線和正負電極。具體的，在形成第三摻雜區(qū)25之后，先在外延層22在制備一絕緣層30，在第三摻雜區(qū)25的上面的絕緣層30中形成第一正電極26，同時，第二摻雜區(qū)24于第四摻雜區(qū)23、第五摻雜區(qū)29上面的絕緣層30中形成第二正電極28,如圖13所示。
[0076]最后，進行S16，在襯底20的背面形成負電極27，如圖14所示。
[0077]如圖4所示，外延層22的上面形成有第一正電極26、第二正電極28和絕緣層30，其中，絕緣層經(jīng)過了多次生長和刻蝕，各個步驟中絕緣層采用的材料均是二氧化硅，最終形成的絕緣層30位于第二摻雜區(qū)24、第四摻雜區(qū)23和第五摻雜區(qū)29的上面。
[0078]在本發(fā)明的實施例中，雜質(zhì)摻雜的方式可以采用雜質(zhì)擴散，也可以采用離子注入。其中，采用雜質(zhì)擴散的方式需要在每次雜質(zhì)擴散之前形成絕緣層以保護其他不需要摻雜的區(qū)域，通過多次生長和刻蝕形成最終的絕緣層30覆蓋在器件的表面。而采用離子注入的方式在離子注入前不必形成絕緣層，可以直接用光刻膠為掩膜進行離子注入，只需要在制作正負電極之前在外延層22上形成絕緣層30以保護器件即可。
[0079]綜上所述，本發(fā)明提供一種恒流二極管及其制造方法管，所述恒流二極管包括:襯底；形成于所述襯底上的外延層；形成于所述襯底和外延層之間的第一摻雜區(qū)；形成于所述外延層中的第二摻雜區(qū)、第三摻雜區(qū)和第四摻雜區(qū)；形成于所述第三摻雜區(qū)表面的第一正電極和形成于所述第二摻雜區(qū)表面和第四摻雜區(qū)表面的第二正電極；形成于所述襯底背面的負電極；其中，所述第三摻雜區(qū)和第四摻雜區(qū)之間具有若干在第一方向上并排排列的所述第二摻雜區(qū)；所述第一摻雜區(qū)與所述第二摻雜區(qū)接觸，所述第二摻雜區(qū)的表面通過所述第二正電極與所述第四摻雜區(qū)的表面導通。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0080]1.在本發(fā)明提供的恒流二極管及其制造方法中，所述第三摻雜區(qū)和第四摻雜區(qū)之間具有若干在第一方向上并排排列的所述第二摻雜區(qū)，所述第一摻雜區(qū)與所述第二摻雜區(qū)接觸，從而形成了側柵加下柵JFET結構的恒流二極管，當在所述恒流二極管上施加正向電壓時，電流從第三摻雜區(qū)(源極)，經(jīng)所述第二摻雜區(qū)之間的外延層，流向所述第四摻雜區(qū)(漏極)，因此，所述恒流二極管的恒定電流值主要取決于第二摻雜區(qū)的間距，所以，所述恒流二極管恒流性能好。
[0081]2.在本發(fā)明提供的恒流二極管及其制造方法中，所述恒流二極管還包括兩個第五摻雜區(qū)，所述第五摻雜區(qū)形成于所述外延層中，并與所述第一摻雜區(qū)接觸，兩個所述第五摻雜區(qū)與若干所述第二摻雜區(qū)在第一方向上并排排列，所述第三摻雜區(qū)和第二摻雜區(qū)設置于兩個所述第五摻雜區(qū)之間，當在所述恒流二極管上施加正向電壓時，所述第五摻雜區(qū)防止電流從經(jīng)并排的所述第二摻雜區(qū)以外的外延層(并排的所述第二摻雜區(qū)的側邊)流向所述第四摻雜區(qū)(漏極)，進一步提高所述恒流二極管的恒流性能。
[0082]顯然，本領域的技術人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權利要求及其等同技術的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
【權利要求】
1.一種恒流二極管，其特征在于，包括:襯底；形成于所述襯底上的外延層；形成于所述襯底和外延層之間的第一摻雜區(qū)；形成于所述外延層中的第二摻雜區(qū)、第三摻雜區(qū)和第四摻雜區(qū)；形成于所述第三摻雜區(qū)表面的第一正電極和形成于所述第二摻雜區(qū)表面和第四摻雜區(qū)表面的第二正電極；形成于所述襯底背面的負電極； 其中，所述第三摻雜區(qū)和第四摻雜區(qū)之間具有若干在第一方向上并排排列的所述第二慘雜區(qū)； 所述第一摻雜區(qū)與所述第二摻雜區(qū)接觸，所述第二摻雜區(qū)的表面通過所述第二正電極與所述第四摻雜區(qū)的表面導通； 所述第一摻雜區(qū)和第二摻雜區(qū)均為第一導電型，所述第三摻雜區(qū)和第四摻雜區(qū)均為第二導電型，所述第一導電型與所述第二導電型的導電類型相反。
2.如權利要求1所述的恒流二極管，其特征在于，所述恒流二極管還包括兩個第五摻雜區(qū)，所述第五摻雜區(qū)形成于所述外延層中，并與所述第一摻雜區(qū)接觸，兩個所述第五摻雜區(qū)與若干所述第二摻雜區(qū)在第一方向上并排排列，所述第三摻雜區(qū)和第二摻雜區(qū)設置于兩個所述第五摻雜區(qū)之間。
3.如權利要求1所述的恒流二極管，其特征在于，相鄰的所述第二摻雜區(qū)之間的距離相等。
4.如權利要求1所述的恒流二極管，其特征在于，所述第四摻雜區(qū)與所述襯底接觸。
5.如權利要求1所述的恒流二極管，其特征在于，所述外延層上設置有絕緣層，所述絕緣層位于所述第二摻雜區(qū)和第四摻雜區(qū)的上面。
6.如權利要求1至5任一項所述的恒流二極管，其特征在于，所述襯底的材料采用高摻雜的N型娃襯底,所述外延`層的材料米用低摻雜的N型娃,所述第一摻雜區(qū)和第二摻雜區(qū)均為P型導電型，所述第三摻雜區(qū)和第四摻雜區(qū)均為N型導電型。
7.如權利要求1至5任一項所述的恒流二極管，其特征在于，所述襯底的材料采用高摻雜的P型硅襯底，所述外延層的材料采用低摻雜的P型硅，所述第一摻雜區(qū)和第二摻雜區(qū)均為N型導電型，所述第三摻雜區(qū)和第四摻雜區(qū)均為P型導電型。
8.一種恒流二極管的制造方法，其特征在于，包括: 提供一襯底； 在所述襯底上形成第一摻雜區(qū)； 在所述第一摻雜區(qū)和襯底的表面形成外延層； 在所述外延層中形成第四摻雜區(qū)； 在形成有第四摻雜區(qū)的外延層中依次形成第二摻雜區(qū)和第三摻雜區(qū)； 在所述第三摻雜區(qū)的表面形成第一正電極，在所述第二摻雜區(qū)和第四摻雜區(qū)的表面形成第二正電極； 在所述襯底的背面形成負電極； 其中，所述第三摻雜區(qū)和第四摻雜區(qū)之間具有若干在第一方向上并排排列的所述第二慘雜區(qū)； 所述第一摻雜區(qū)與所述第二摻雜區(qū)接觸，所述第二摻雜區(qū)的表面通過所述第二正電極與所述第四摻雜區(qū)的表面連接； 所述第一摻雜區(qū)和第二摻雜區(qū)均為第一導電型，所述第三摻雜區(qū)和第四摻雜區(qū)均為第二導電型，所述第一導電型與所述第二導電型的導電類型相反。
9.如權利要求8所述的恒流二極管的制造方法，其特征在于，所述制造方法還包括:在所述外延層中形成兩個第五摻雜區(qū)，所述第五摻雜區(qū)與所述第一摻雜區(qū)接觸，兩個所述第五摻雜區(qū)與若干所述第二摻雜區(qū)在第一方向上并排排列，所述第三摻雜區(qū)和第二摻雜區(qū)設置于兩個所述第五摻雜區(qū)之間。
10.如權利要求8所述的恒流二極管的制造方法，其特征在于，相鄰的所述第二摻雜區(qū)之間的距離相等。
11.如權利要求8所述的恒流二極管的制造方法，其特征在于，所述第四摻雜區(qū)與所述襯底接觸。
12.如權利要求8所述的恒流二極管的制造方法，其特征在于，形成第三摻雜區(qū)之后，形成正電極和負電極之前，還包括:在所述外延層上形成絕緣層，所述絕緣層位于所述第二摻雜區(qū)和第四摻雜區(qū)的上面。
13.如權利要求8至12任一項所述的恒流二極管的制造方法，其特征在于，所述襯底的材料采用高摻雜的N型硅襯底，所述外延層的材料采用低摻雜的N型硅，所述第一摻雜區(qū)和第二摻雜區(qū)均為P型導電型，所述第三摻雜區(qū)和第四摻雜區(qū)均為N型導電型。
14.如權利要求8至12任一項所述的恒流二極管的制造方法，其特征在于，所述襯底的材料采用高摻雜的P型硅襯底，所述外延層的材料采用低摻雜的P型硅，所述第一摻雜區(qū)和第二摻雜區(qū)均為N型導電型，所述第三摻雜區(qū)和第四摻雜區(qū)均為P型導電型。
【文檔編號】H01L21/329GK103633149SQ201310671492
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年12月10日 優(yōu)先權日:2013年12月10日
【發(fā)明者】王英杰, 徐敏杰, 崔建, 丁伯繼 申請人:杭州士蘭集成電路有限公司