[發明專利]恒流二極管及其制造方法

有效

• 申請號: 201310671492.2
• 申請日: 2013-12-10
• 公開（公告）號: CN103633149A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發明（設計）人: 王英杰;徐敏杰;崔建;丁伯繼
• 申請（專利權）人: 杭州士蘭集成電路有限公司
• 主分類號: H01L29/861
• 分類號: H01L29/861;H01L29/06;H01L21/329
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 鄭瑋

技術領域

本發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

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，在此區域內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，很方便并聯擴展電流，串聯擴展電壓。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。

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。

如圖1所示，在現有技術的平面溝道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，經柵極12下方的外延層11(溝道區)，流向與柵極12短接的漏極14，再通過表面電極16，經過隔離區流向襯底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。

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，因此產品的成品率比較低。

因此，如何改善現有技術中恒流二極管的電流值的均勻性已經成為本領域技術人員亟需解決的技術問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種恒流二極管及其制造方法，以提高現有的恒流二極管的電流值的均勻性。

為解決上述技術問題，本發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；形成于所述外延層中的第二摻雜區、第三摻雜區和第四摻雜區；形成于所述第三摻雜區表面的第一正電極和形成于所述第二摻雜區表面和第四摻雜區表面的第二正電極；形成于所述襯底背面的負電極；

其中，所述第三摻雜區和第四摻雜區之間具有若干在第一方向上并排排列的所述第二摻雜區；

所述第一摻雜區與所述第二摻雜區接觸，所述第二摻雜區的表面通過所述第二正電極與所述第四摻雜區的表面導通；

所述第一摻雜區和第二摻雜區均為第一導電型，所述第三摻雜區和第四摻雜區均為第二導電型，所述第一導電型與所述第二導電型的導電類型相反。

優選的，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，所述第五摻雜區形成于所述外延層中，并與所述第一摻雜區接觸，兩個所述第五摻雜區與若干所述第二摻雜區在第一方向上并排排列，所述第三摻雜區和第二摻雜區設置于兩個所述第五摻雜區之間。

優選的，在所述的恒流二極管中，相鄰的所述第二摻雜區之間的距離相等。

優選的，在所述的恒流二極管中，所述第四摻雜區與所述襯底接觸。

優選的，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和第四摻雜區的上面。

優選的，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，所述第一摻雜區和第二摻雜區均為P型導電型，所述第三摻雜區和第四摻雜區均為N型導電型。

優選的，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，所述第一摻雜區和第二摻雜區均為N型導電型，所述第三摻雜區和第四摻雜區均為P型導電型。

本發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：