本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種穩(wěn)壓二極管及其制作方法。

背景技術(shù)：

N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體之中的載流子分別是自由電子和空穴，N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體二者物理接觸即構(gòu)成PN結(jié)，PN結(jié)內(nèi)部的載流子(自由電子和空穴)發(fā)生復(fù)合，形成耗盡層。當(dāng)PN結(jié)反向偏置(N區(qū)接高電位，P區(qū)接低電位)，其耗盡層展寬；當(dāng)PN結(jié)反偏電壓增大到一定值時，反向電流會急劇增大，這種現(xiàn)象稱為PN結(jié)反向擊穿，反向擊穿發(fā)生時的電壓值稱為反向擊穿電壓。PN結(jié)的反向擊穿包括雪崩擊穿和隧道擊穿兩種類型，對輕摻雜的PN結(jié)，其耗盡層較寬，通常其擊穿類型為雪崩擊穿，PN發(fā)生雪崩擊穿時的電壓值稱為雪崩擊穿電壓；對重?fù)诫s的PN結(jié)，其耗盡層較窄，通常其擊穿類型為隧道擊穿。PN結(jié)的N區(qū)(或/及P區(qū))的摻雜濃度越高，則PN結(jié)的耗盡層越窄，反向擊穿電壓越小；反之，PN結(jié)的N區(qū)(或/及P區(qū))的摻雜濃度越低，則PN結(jié)的耗盡層越寬，反向擊穿電壓越大。

穩(wěn)壓二極管，是一種專門工作在反向擊穿狀態(tài)的二極管，直到臨界反向擊穿電壓前都具有很高的阻抗，當(dāng)反向電壓達(dá)到臨界擊穿電壓時，反向電阻降低到一個很小的數(shù)值，在這個低阻區(qū)之中電流增加而電壓保持恒定，這一恒定的電壓即穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)定電壓。穩(wěn)壓二極管正是按照其穩(wěn)定電壓的大小來分檔的，當(dāng)其穩(wěn)定電壓小于4伏時，其溫度系數(shù)為負(fù)，當(dāng)大于7伏時，其溫度系數(shù)為正，所以通常把穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)定電壓設(shè)計在4～7伏范圍內(nèi)，此時溫度系數(shù)接近于零，因此被廣泛的應(yīng)用在集成電路中。

穩(wěn)壓二極管的核心結(jié)構(gòu)為PN結(jié)，穩(wěn)壓二極管的反向擊穿電壓通常 等于其PN結(jié)的反向擊穿電壓?，F(xiàn)有技術(shù)中，為制作穩(wěn)壓二極管，通常設(shè)置重?fù)诫s的N區(qū)(或P區(qū))，以及設(shè)置輕摻雜的P區(qū)(或N區(qū))，通過調(diào)整輕摻雜區(qū)域的摻雜濃度，實(shí)現(xiàn)所要的反向擊穿電壓。這種方法比較簡單，但穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)定電壓主要依賴于輕摻雜P區(qū)(或N區(qū))的摻雜濃度，而且在實(shí)踐工藝中發(fā)現(xiàn)，所述輕摻雜P區(qū)(或N區(qū))的摻雜濃度折算成離子注入劑量為3E13～3E14范圍，這種數(shù)量級的離子注入工藝往往無法與集成電路中的其它離子注入工藝步驟進(jìn)行整合，因此必須為實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓二極管而專門設(shè)置光刻、摻雜(離子注入)工藝步驟，工藝步驟增加，制造成本比較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供一種穩(wěn)壓二極管及其制作方法，能夠解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的需要針對穩(wěn)壓二極管的輕摻雜區(qū)專門設(shè)置光刻、摻雜工藝，產(chǎn)生的制造成本較高的問題。

第一方面，本發(fā)明提供了一種穩(wěn)壓二極管，包括：第一導(dǎo)電類型的襯底，形成于所述襯底表層的第二導(dǎo)電類型的第一摻雜區(qū)，在所述襯底上依次形成的第一氧化層、第二氧化層，以及形成于所述第一摻雜區(qū)中有源區(qū)的第一導(dǎo)電類型的第二摻雜區(qū)和第二導(dǎo)電類型的第三摻雜區(qū)；

所述第一摻雜區(qū)和所述第二摻雜區(qū)構(gòu)成PN結(jié)；

所述第二摻雜區(qū)和所述第三摻雜區(qū)之間的距離小于所述PN結(jié)發(fā)生雪崩擊穿時的耗盡層寬度。

優(yōu)選地，所述第一導(dǎo)電類型和所述第二導(dǎo)電類型為N型或P型，且所述第一導(dǎo)電類型與所述第二導(dǎo)電類型相反。

優(yōu)選地，所述第一氧化層位于所述第一摻雜區(qū)的場區(qū)表面，所述第一氧化層的厚度為2000埃至20000埃。

優(yōu)選地，所述第二氧化層位于所述第一摻雜區(qū)的有源區(qū)表面，所述第二氧化層的厚度為50埃至1000埃。

優(yōu)選地，所述第一摻雜區(qū)為輕摻雜區(qū)，摻雜濃度為1E12至5E13原子/平方厘米。

優(yōu)選地，所述第二摻雜區(qū)為重?fù)诫s區(qū)，摻雜濃度為5E14至1E16原子/平方厘米。

優(yōu)選地，所述第三摻雜區(qū)為重?fù)诫s區(qū)，摻雜濃度為5E14至1E16原子/平方厘米。

優(yōu)選地，所述N型的摻雜元素為磷、砷或者銻；所述P型的摻雜元素為硼。

第二方面，本發(fā)明提供了一種穩(wěn)壓二極管的制作方法，包括：

在第一導(dǎo)電類型的襯底的表層之中形成第二導(dǎo)電類型的第一摻雜區(qū)；

在所述第一摻雜區(qū)的預(yù)設(shè)場區(qū)表面形成第一氧化層；

在所述第一摻雜區(qū)的預(yù)設(shè)有源區(qū)表面形成第二氧化層；

在所述第一摻雜區(qū)的預(yù)設(shè)有源區(qū)形成第一導(dǎo)電類型的第二摻雜區(qū)和第二導(dǎo)電類型的第三摻雜區(qū)，

所述第一摻雜區(qū)和所述第二摻雜區(qū)構(gòu)成PN結(jié)；

所述第二摻雜區(qū)和所述第三摻雜區(qū)之間的距離小于所述PN結(jié)發(fā)生雪崩擊穿時的耗盡層寬度。

優(yōu)選地，所述第一導(dǎo)電類型和所述第二導(dǎo)電類型為N型或P型，且所述第一導(dǎo)電類型與所述第二導(dǎo)電類型相反。

由上述技術(shù)方案可知，通過本發(fā)明提供的一種穩(wěn)壓二極管及其制作方法，通過設(shè)置合理的第二摻雜區(qū)與第三摻雜區(qū)的間隔距離，以達(dá)到所需的穩(wěn)定電壓，而無需像現(xiàn)有方法那樣主要依賴于調(diào)整輕摻雜區(qū)域的摻雜濃度以達(dá)到所需的穩(wěn)定電壓，簡化了工藝步驟，并降低了制造成本。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面 將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明一實(shí)施例提供的穩(wěn)壓二極管制作方法的流程示意圖；

圖2是本發(fā)明另一實(shí)施例提供的形成第一摻雜區(qū)的示意圖；

圖3是本發(fā)明另一實(shí)施例提供的形成第一氧化層的示意圖；

圖4是本發(fā)明另一實(shí)施例提供的形成溝槽的示意圖；

圖5是本發(fā)明另一實(shí)施例提供的形成第二摻雜區(qū)和第三摻雜區(qū)的示意圖；

圖6是本發(fā)明另一實(shí)施例提供的形成第二氧化層的示意圖；

圖7是本發(fā)明另一實(shí)施例提供的一種穩(wěn)壓二極管制作方法的流程示意圖。

圖2至圖6中：1——襯底；2——第一摻雜區(qū)；3——第一氧化層；4——第二氧化層；5——第二摻雜區(qū)；6——第三摻雜區(qū)。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

如圖6所示，本發(fā)明一實(shí)施例提供了一種穩(wěn)壓二極管，該穩(wěn)壓二極管包括：第一導(dǎo)電類型的襯底1，形成于所述襯底1表層的第二導(dǎo)電類型的第一摻雜區(qū)2，在所述襯底1上依次形成的第一氧化層3、第二氧化層4，以及形成于所述第一摻雜區(qū)中有源區(qū)的第一導(dǎo)電類型的第二摻雜區(qū)5和第二導(dǎo)電類型的第三摻雜區(qū)6。

其中，第一摻雜區(qū)1和第二摻雜區(qū)2構(gòu)成PN結(jié)；第二摻雜區(qū)5 和第三摻雜區(qū)6之間的距離S小于所述PN結(jié)發(fā)生雪崩擊穿時的耗盡層寬度。

本實(shí)施例中，所述第一導(dǎo)電類型和所述第二導(dǎo)電類型為N型或P型，且所述第一導(dǎo)電類型與所述第二導(dǎo)電類型相反。

具體來說，第一導(dǎo)電類型為N型，第二導(dǎo)電類型為P型，或第一導(dǎo)電類型為P型，第二導(dǎo)電類型為N型，則第二導(dǎo)電類型的第一摻雜區(qū)和第一導(dǎo)電類型的第二摻雜區(qū)形成PN結(jié)。

本實(shí)施例中，所述第一氧化層3位于所述第一摻雜區(qū)2的預(yù)設(shè)場區(qū)表面，且所述第一氧化層3的厚度為2000埃至20000埃。

本實(shí)施例中，所述第二氧化層4位于所述第一摻雜區(qū)2的預(yù)設(shè)有源區(qū)表面，且所述第二氧化層4的厚度為50埃至1000埃。

需要說明的是，在半導(dǎo)體集成電路中，由場氧化層(厚氧化層)覆蓋的區(qū)域稱之為“場區(qū)”，場區(qū)之外的區(qū)域稱之為“有源區(qū)”，“有源區(qū)”是半導(dǎo)體器件的主要工作區(qū)域，“場區(qū)”的主要作用在于相鄰半導(dǎo)體器件之間的隔離。

本實(shí)施例中，所述第一摻雜區(qū)2為輕摻雜區(qū)，摻雜濃度折算為離子注入劑量為1E12至5E13原子/平方厘米。

本實(shí)施例中，所述第二摻雜區(qū)5為重?fù)诫s區(qū)，摻雜濃度折算為離子注入劑量為5E14至1E16原子/平方厘米。

本實(shí)施例中，所述第三摻雜區(qū)6為重?fù)诫s區(qū)，摻雜濃度為5E14至1E16原子/平方厘米。

其中，所述N型的摻雜元素為磷、砷或者銻；所述P型的摻雜元素為硼。

具體來說，當(dāng)所述第二導(dǎo)電類型為N型，則所述第一摻雜區(qū)2的摻雜元素為磷、砷或者銻；當(dāng)所述第二導(dǎo)電類型為P型，則所述第一摻雜區(qū)2的摻雜元素為硼。當(dāng)所述第一導(dǎo)電類型為N型，則所述第二摻雜區(qū)5的摻雜元素為磷、砷或者銻；當(dāng)所述第一導(dǎo)電類型為P型，則所述第二摻雜區(qū)5的摻雜元素為硼。當(dāng)所述第二導(dǎo)電類型為N型， 則所述第三摻雜區(qū)6的摻雜元素為磷、砷或者銻；當(dāng)所述第二導(dǎo)電類型為P型，則所述第三摻雜區(qū)6的摻雜元素為硼。

本實(shí)施例中提供的的穩(wěn)壓二極管中，第二摻雜區(qū)5與第三摻雜區(qū)6的間隔距離S小于由第一摻雜區(qū)2和第二摻雜區(qū)5組成的PN結(jié)發(fā)生雪崩擊穿時的耗盡層寬度，也就是說，當(dāng)所述PN結(jié)反向偏置時，其反偏電壓達(dá)到雪崩擊穿電壓之前，第二摻雜區(qū)5與第三摻雜區(qū)6之間區(qū)域的第一摻雜區(qū)2已完全由耗盡區(qū)填充，耗盡層寬度不再隨反偏電壓而增大，也即：當(dāng)耗盡層寬度剛好展寬至第二摻雜區(qū)5與第三摻雜區(qū)6的間隔區(qū)域時，對應(yīng)的反偏電壓等于穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)定電壓。

由此可知，本實(shí)施例中的穩(wěn)壓二極管，可以通過設(shè)置合理的預(yù)設(shè)S值(第二摻雜區(qū)5與第三摻雜區(qū)6的間隔距離)以達(dá)到所需的穩(wěn)定電壓，而無需像現(xiàn)有方法那樣主要依賴于調(diào)整輕摻雜區(qū)域的摻雜濃度(本發(fā)明中為第一摻雜區(qū)2)以達(dá)到所需的穩(wěn)定電壓，也就是說，本實(shí)施例中的穩(wěn)壓二極管對輕摻雜區(qū)(第一摻雜區(qū)2)沒有依賴性的要求。

而且，第一摻雜區(qū)2的摻雜濃度折算成離子注入劑量為1E12～5E13原子/平方厘米，這種數(shù)量級的離子注入工藝很容易與集成電路中的其它離子注入工藝步驟(比如CMOS集成電路的阱摻雜工藝)進(jìn)行整合，從而降低工藝成本。

如圖1所示，本發(fā)明另一實(shí)施例提供了一種穩(wěn)壓二極管的制作方法，該方法包括如下步驟：

S1：在第一導(dǎo)電類型的襯底的表層之中形成第二導(dǎo)電類型的第一摻雜區(qū)；

S2：在所述第一摻雜區(qū)的預(yù)設(shè)場區(qū)表面形成第一氧化層；

S3：在所述第一摻雜區(qū)的預(yù)設(shè)有源區(qū)表面形成第二氧化層；

S4：在所述第一摻雜區(qū)的預(yù)設(shè)有源區(qū)形成第一導(dǎo)電類型的第二摻雜區(qū)和第二導(dǎo)電類型的第三摻雜區(qū)，

其中，所述第一摻雜區(qū)和所述第二摻雜區(qū)構(gòu)成PN結(jié)；所述第二摻雜區(qū)和所述第三摻雜區(qū)之間的距離小于所述PN結(jié)發(fā)生雪崩擊穿時的 耗盡層寬度。

本實(shí)施例中，所述第一導(dǎo)電類型和所述第二導(dǎo)電類型為N型或P型，且所述第一導(dǎo)電類型與所述第二導(dǎo)電類型相反。

本實(shí)施例中，步驟S1中形成第一摻雜區(qū)2的工藝方法為離子注入，且注入劑量為1E12～5E13原子/平方厘米。

步驟S4中形成第二摻雜區(qū)5的工藝方法為離子注入，注入劑量為5E14～1E16原子/平方厘米；形成第三摻雜區(qū)6的工藝方法為離子注入，注入劑量為5E14～1E16原子/平方厘米。

本實(shí)施例提供的穩(wěn)壓二極管制作方法，通過設(shè)置合理的第二摻雜區(qū)與第三摻雜區(qū)的間隔距離，以達(dá)到所需的穩(wěn)定電壓，而無需像現(xiàn)有方法那樣主要依賴于調(diào)整輕摻雜區(qū)域的摻雜濃度以達(dá)到所需的穩(wěn)定電壓。簡化了工藝步驟，并降低了制造成本。

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面舉出一種更加具體的實(shí)施例，如圖7所示，上述穩(wěn)壓二極管的制作方法可具體包括以下步驟：

S10：對第一導(dǎo)電類型的襯底1進(jìn)行離子注入，形成第二導(dǎo)電類型的第一摻雜區(qū)2，如圖2所示；

其中，第一導(dǎo)電類型和第二導(dǎo)電類型為N型或P型，且第一導(dǎo)電類型和第二導(dǎo)電類型相反。具體來說，對襯底1注入離子的劑量為1E12至5E13原子/平方厘米，形成輕摻雜的第一摻雜區(qū)。

S20：在第一摻雜區(qū)2的表面形成第一氧化層3，如圖3所示；

其中，第一氧化層3為場區(qū)氧化層，則第一氧化層3的厚度為2000至20000埃。

S30：對第一氧化層3進(jìn)行刻蝕，形成貫穿第一氧化層3并與第一摻雜區(qū)2接觸的溝槽，如圖4所示；

需要說明的是，本步驟中，形成的溝槽貫穿第一氧化層3與第一摻雜區(qū)接觸，且兩個溝槽之間的距離S小于第一摻雜區(qū)2和第二摻雜區(qū)5構(gòu)成PN結(jié)發(fā)生雪崩擊穿時的耗盡層寬度，使得后續(xù)從溝槽內(nèi)注入 離子形成的第二摻雜區(qū)5和第三摻雜區(qū)6之間的距離S小于第一摻雜區(qū)2和第二摻雜區(qū)5構(gòu)成PN結(jié)發(fā)生雪崩擊穿時的耗盡層寬度。

S40：在所述溝槽中分別注入離子，形成第一導(dǎo)電類型的第二摻雜區(qū)5和第二導(dǎo)電類型的第三摻雜區(qū)6，如圖5所示；

其中，在兩個溝槽內(nèi)注入不同的離子，形成導(dǎo)電類型相反的第二摻雜區(qū)5和第三摻雜區(qū)6。具體來說，在溝槽內(nèi)注入離子的劑量均為5E14至1E16原子/平方厘米，形成重?fù)诫s的第二摻雜區(qū)5和重?fù)诫s的第三摻雜區(qū)6。且第二導(dǎo)電類型的第一摻雜區(qū)2和第一導(dǎo)電類型的第二摻雜區(qū)5構(gòu)成了PN結(jié)。

S50：在所述溝槽內(nèi)形成第二氧化層4，如圖6所示。

其中，第二氧化層4為有源區(qū)氧化層，第二氧化層4的厚度為50至1000埃。

以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解；其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。