[發明專利]恒流二極管的制造方法和恒流二極管

在審

• 申請號: 201410324088.2
• 申請日: 2014-07-08
• 公開（公告）號: CN105448711A
• 公開（公告）日: 2016-03-30
• 發明（設計）人: 黃宇萍;趙圣哲
• 申請（專利權）人: 北大方正集團有限公司;深圳方正微電子有限公司
• 主分類號: H01L21/329
• 分類號: H01L21/329;H01L29/861
• 代理公司: 北京友聯知識產權代理事務所(普通合伙) 11343
• 代理人: 尚志峰;汪海屏

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，具體而言，涉及一種恒流二極管的制造方法和一種恒流二極管。

背景技術

恒流二極管是半導體恒流器件，能夠在很寬的電壓范圍內輸出恒定的電流，并且具有很高的動態阻抗。由于恒流二極管的恒流性能好、價格較低、使用簡便等優點，因此，具有廣闊的應用前景。

同時，肖特基二極管相對于傳統二極管而言，具有更高的工作頻率，更小的元胞尺寸，以及更低的功耗，因此，肖特基二極管的應用范圍不斷擴大。

但是，在目前的制造工藝中，恒流二極管和肖特基二極管是基于不同的工藝平臺分別進行開發的，成本較高，不僅浪費了大量人力物力，而且給生產線的擴展帶來較大困難。

因此，如何能夠擴展半導體器件的生產線，降低半導體器件的生產成本成為亟待解決的技術問題。

發明內容

本發明正是基于上述問題，提出了一種新的恒流二極管的制造的方案，使得恒流二極管與肖特基二極管可以采用相同的工藝平臺進行開發，降低了半導體器件的生產成本，并且有效擴展了半導體器件的生產線。

有鑒于此，本發明提出了一種恒流二極管的制造方法，包括：在形成有溝槽的襯底表面生長柵氧化層，并在所述柵氧化層的表面淀積多晶硅層；對所述多晶硅層進行回刻，并在經過回刻處理之后的襯底表面生長第一介質層；對所述第一介質層進行光刻、刻蝕，以得到接觸孔；向形成有所述接觸孔的襯底表面注入摻雜離子并做退火處理，以形成阱區；在形成有所述阱區的襯底表面生長金屬層，以得到所述恒流二極管。

在該技術方案中，由于相關技術中提出的恒流二極管的制造工藝主要是在形成溝槽后注入第一摻雜離子形成第一阱區(如P阱區)，然后再注入第二摻雜離子形成第二阱區(如N阱區)，之后完成介質層的生長、接觸孔的刻蝕和金屬層的生長等操作；而相關技術中提出的肖特基二極管的制造工藝主要是在形成溝槽后生長柵氧化層，然后淀積多晶硅并回刻，之后完成介質層的生長、接觸孔的刻蝕和兩層金屬層的生長。

同時，由于恒流二極管在正常工作時，襯底接正電，器件正面接負電，初始電流隨電壓增高而增大。此時，N型襯底-P阱結反偏，耗盡層向兩側擴展，并隨著偏壓的增大而增大，最終在溝槽底部夾斷而使器件進入恒流區，之后隨著偏壓的增高，夾斷點向上移動，恒流區展寬。最終隨著偏壓的增大，N型襯底-P阱結擊穿，器件失效。而當器件反接時，由于整個器件為通路，因此電流持續增大。

而對于肖特基二極管在正常工作時，器件正面接正電，襯底接負電時，整個電流路徑中僅有一個肖特基勢壘。因此電流起始段會有一個勢壘阻礙電流增大，外加電壓超過此勢壘后，電流持續增大。而當器件反偏時(器件正面接負電，襯底接正電)，則類似于一個MOS結構，在溝槽側壁由于負偏壓，會在側壁外側的N型襯底層上感應出正電荷(類似于恒流二極管的P阱耗盡層)，溝槽兩側的感應耗盡區夾斷后，靠此耗盡區和N型外延層反偏來提高耐壓。

通過上述分析，可以得出肖特基二極管在反向時，是靠MOS結構激發耗盡區夾斷來提高耐壓，此原理和恒流二極管工作原理類似，因此可以在肖特基二極管的開發平臺上開發恒流二極管產品，即在肖特基二極管的制造流程中，在形成接觸孔之后，并不生長第一層金屬層(即鈦層)，而是注入摻雜離子形成阱區之后直接生長第二層金屬層，從而使得恒流二極管與肖特基二極管可以采用相同的工藝平臺進行開發，降低了半導體器件的生產成本，并且有效擴展了半導體器件的生產線。

在上述技術方案中，優選地，還包括：在形成有外延層的襯底表面生長第二介質層，以得到襯底結構，所述第二介質層位于所述外延層的上方；對所述第二介質層進行光刻、刻蝕，以形成掩膜；以所述第二介質層為掩膜對所述襯底結構進行刻蝕，以得到所述溝槽。

在上述技術方案中，優選地，所述第一介質層和所述第二介質層均為致密的絕緣層。優選地，第一介質層和第二介質層可以為氧化層或氮化層。

在上述技術方案中，優選地，所述襯底為N型襯底，所述阱區為N型阱區，向所述襯底表面注入的摻雜離子為磷離子或砷離子。該工藝生產的恒流二極管為PNP型二極管。

在上述技術方案中，優選地，所述襯底為P型襯底，所述阱區為P型阱區，向所述襯底表面注入的摻雜離子為硼離子。該工藝生產的恒流二極管為NPN型二極管。

在上述技術方案中，優選地，所述刻蝕為干法刻蝕。

在上述技術方案中，優選地，所述金屬層為復合金屬層。

根據本發明的另一方面，還提出了一種恒流二極管，所述恒流二極管采用上述任一項技術方案中所述的恒流二極管的制造方法制造而成。