恒流二極管及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種恒流二極管及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]恒流二極管(Current Regulative D1de,簡(jiǎn)稱CRD)屬于兩端結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)恒流器件。是一種能為L(zhǎng)ED或其他器件在電源電壓變化時(shí)提供恒定電流的二端半導(dǎo)體器件，它相當(dāng)于一個(gè)大電流的恒流源或最大峰值電流限制電路，即使出現(xiàn)電源電壓供應(yīng)不穩(wěn)定或是負(fù)載電阻變化很大的情況，都能確保供電電流恒定。適用于LED照明、IXD背光、汽車電子、通信電路、手持設(shè)備、儀器儀表和微型機(jī)器等場(chǎng)合。
[0003]恒流二極管在零偏置下的結(jié)電容近似為10pF，進(jìn)入恒流區(qū)后降至3?5pF，其頻率響應(yīng)大致為O?5000kHz。當(dāng)工作頻率過高時(shí)，由于結(jié)電容的容抗迅速減小，動(dòng)態(tài)阻抗就升高，導(dǎo)致恒流特性變差。因此，在高頻場(chǎng)合下使用恒流二極管時(shí)，通常要求其結(jié)電容小于某一規(guī)定數(shù)值。然而，恒流二極管的結(jié)電容與其形狀結(jié)構(gòu)、形成材料、摻雜情況等多方面因素有關(guān)，其數(shù)值的減小常常受到多方面條件的限制而難以實(shí)現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明提供一種恒流二極管及其制造方法，本發(fā)明主要通過在P型摻雜區(qū)或N型摻雜區(qū)上形成凹槽來改變摻雜濃度的分布，從而減小了恒流二極管耗盡區(qū)處的結(jié)電容，同時(shí)不對(duì)器件的其他性能造成很大影響。
[0005]第一方面，本發(fā)明提供了一種恒流二極管，包括:
[0006]襯底層；
[0007]位于所述襯底層上的外延層；
[0008]位于所述外延層中并與所述外延層背向所述襯底層的表面相貼的第一摻雜區(qū)、第二摻雜區(qū)和第三摻雜區(qū)，所述第二摻雜區(qū)位于所述第一摻雜區(qū)與所述第三摻雜區(qū)之間，所述外延層背向所述襯底層的表面上設(shè)有與所述第一摻雜區(qū)及所述第三摻雜區(qū)對(duì)應(yīng)的凹槽；
[0009]其中，所述第一摻雜區(qū)與所述第三摻雜區(qū)的摻雜類型為P型，所述第二摻雜區(qū)的摻雜類型為N型，
[0010]或者，
[0011]所述第一摻雜區(qū)與所述第三摻雜區(qū)的摻雜類型為N型，所述第二摻雜區(qū)的摻雜類型為P型。
[0012]優(yōu)選地，所述凹槽通過刻蝕阻擋層阻擋下的刻蝕工藝形成，所述刻蝕阻擋層位于所述外延層背向所述襯底層的表面上對(duì)應(yīng)于所述第一摻雜區(qū)設(shè)有第一開口部，對(duì)應(yīng)于所述第三摻雜區(qū)設(shè)有第二開口部。
[0013]優(yōu)選地，所述刻蝕阻擋層在所述第一開口部和所述第二開口部的內(nèi)邊緣處均設(shè)有側(cè)墻，所述側(cè)墻以低壓力化學(xué)氣相沉積氮化硅的方式形成。
[0014]優(yōu)選地，所述側(cè)墻的厚度與所述凹槽的寬度相互對(duì)應(yīng)。
[0015]優(yōu)選地，所述外延層采用輕摻雜的半導(dǎo)體材料形成，且摻雜類型與所述第二摻雜區(qū)的摻雜類型相同；所述襯底層采用重?fù)诫s的半導(dǎo)體材料形成，且摻雜類型與所述第二摻雜區(qū)的摻雜類型相同。
[0016]第二方面，本發(fā)明還提供了一種恒流二極管的制造方法，包括:
[0017]在襯底層上形成外延層；
[0018]在所述外延層上形成包括注入阻擋層的圖形，所述注入阻擋層中設(shè)有第一開口部與第二開口部；
[0019]在所述注入阻擋層的阻擋下注入離子，形成分別與所述第一開口部和所述第二開口部對(duì)應(yīng)的第一摻雜區(qū)和第三摻雜區(qū)；
[0020]在所述第一開口部和所述第二開口部的內(nèi)邊緣處形成側(cè)墻，形成包括注入阻擋層和側(cè)墻的刻蝕阻擋層；
[0021]在所述刻蝕阻擋層阻擋下于所述第一開口部和所述第二開口部處以刻蝕工藝形成凹槽；
[0022]在所述第一摻雜區(qū)和第三摻雜區(qū)之間注入離子，形成第二摻雜區(qū)；
[0023]其中，所述第一摻雜區(qū)與所述第三摻雜區(qū)的摻雜類型為P型，所述第二摻雜區(qū)的摻雜類型為N型，
[0024]或者，
[0025]所述第一摻雜區(qū)與所述第三摻雜區(qū)的摻雜類型為N型，所述第二摻雜區(qū)的摻雜類型為P型。
[0026]優(yōu)選地，所述在所述第一摻雜區(qū)和第三摻雜區(qū)之間注入離子，形成第二摻雜區(qū)的步驟，包括:
[0027]去除所述包括注入阻擋層和側(cè)墻的刻蝕阻擋層；
[0028]形成包括光刻膠層的圖形，所述光刻膠層對(duì)應(yīng)于所述第一摻雜區(qū)和第三摻雜區(qū)之間的位置設(shè)有開口圖形；
[0029]在所述光刻膠層的阻擋下于所述開口圖形處注入離子，形成第二摻雜區(qū)；
[0030]剝離所述光刻膠層。
[0031]優(yōu)選地，所述在所述第一開口部和所述第二開口部的內(nèi)邊緣處形成側(cè)墻，形成包括注入阻擋層和側(cè)墻的刻蝕阻擋層的步驟，包括:在所述外延層和所述注入阻擋層上以低壓力化學(xué)氣相沉積的方式形成一氮化硅層；以光刻工藝刻蝕所述氮化硅層，形成在所述第一開口部和所述第二開口部的內(nèi)邊緣處的側(cè)墻。
[0032]優(yōu)選地，所述側(cè)墻的厚度與所述凹槽的寬度相互對(duì)應(yīng)。
[0033]優(yōu)選地，所述外延層采用輕摻雜的半導(dǎo)體材料形成，且摻雜類型與所述第二摻雜區(qū)的摻雜類型相同；所述襯底層采用重?fù)诫s的半導(dǎo)體材料形成，且摻雜類型與所述第二摻雜區(qū)的摻雜類型相同。
[0034]由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明主要通過在P型摻雜區(qū)或N型摻雜區(qū)上形成凹槽，相當(dāng)于去除了部分摻雜區(qū)域、改變了摻雜濃度的分布(在凹槽內(nèi)幾乎沒有分布)，從而減小了恒流二極管耗盡區(qū)處的結(jié)電容。同時(shí)，形成凹槽并不改變器件的形成材料和大體結(jié)構(gòu)，因而不會(huì)對(duì)器件的其他性能造成很大影響。所以，本發(fā)明所提供的恒流二極管及其制造方法可以通過簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)改造來改進(jìn)恒流二極管的器件性能，具有很高的應(yīng)用價(jià)值。
【附圖說明】
[0035]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(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡(jiǎn)單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0036]圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中一種恒流二極管的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖2是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中一種恒流二極管的制造方法的流程示意圖；
[0038]圖3至圖9是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中一種恒流二極管在各制造階段中的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039]為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)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)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)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。
[0040]在本發(fā)明的描述中需要說明的是，術(shù)語“上”、“下”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。
[0041]圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中一種恒流二極管的結(jié)構(gòu)示意圖，參見圖1，該恒流二極管包括:
[0042]襯底層101 ;
[0043]位于所述襯底層101上的外延層102 ；
[0044]位于所述外延層102中并與所述外延層102背向所述襯底層101的表面(圖1中外延層102的上表面)相貼的第一摻雜區(qū)103、第二摻雜區(qū)104和第三摻雜區(qū)105，所述第二摻雜區(qū)104位于所述第一摻雜區(qū)103與所述第三摻雜區(qū)105之間，所述外延層102背向所述襯底層101的表面上設(shè)有與所述第一摻雜區(qū)103