[實用新型]齊納二極管和電路

有效

• 申請號: 201520964609.0
• 申請日: 2015-11-26
• 公開（公告）號: CN205177856U
• 公開（公告）日: 2016-04-20
• 發明（設計）人: R·西莫拉;P·弗納拉
• 申請（專利權）人: 意法半導體(魯塞)公司
• 主分類號: H01L29/866
• 分類號: H01L29/866;H01L29/06
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 王茂華;董典紅

技術領域

本實用新型涉及齊納二極管。

背景技術

齊納二極管普遍地用來在電路中調節電壓或者用來提供穩定的 參考電壓。出于這個目的，齊納二極管與電壓源并聯地反向連接。當 由電壓源提供的電壓達到二極管的擊穿電壓時，二極管變得導通并且 于是將電壓保持在這個值。

本實用新型特別地適用于具有自備的低功率電源的對象、通信對 象以及能量采集電路。在這些應用中，希望齊納二極管的擊穿電壓盡 可能地低。

圖1為形成在由具有例如P的第一導電類型的半導體材料制成的 襯底中的傳統的齊納二極管的橫截面。齊納二極管包括具有例如N的 第二導電類型的摻雜的阱NW，形成齊納二極管的陽極區。齊納二極 管包括形成在阱NW中的具有第一P+導電類型的高摻雜的陰極區域 CD。區域CD形成在具有第二N+導電類型的高摻雜的區域ZD上。 區域CD和ZD通過淺溝槽隔離STI與阱NW的其余部分相隔離。齊 納二極管包括形成在阱NW中的具有第二N+導電類型并且通過溝槽 STI與陰極區域相隔離的高摻雜陽極連接區域ED。進一步，襯底SUB 包括具有第一P+導電類型的高摻雜區域SP，形成襯底SUB的偏置區 域。襯底偏置區域SP通過淺溝槽隔離STI與區域CD、ZD相隔離。

圖2描繪了根據施加在區域CD和ED之間的反向電壓而經過齊 納二極管的電流的變化的曲線C11。曲線C11示出了傳統的反向偏置 齊納二極管的操作。在0V和大約2.5V之間，經過二極管的電流保持 為低(低于10^-12A)。從大約2.5V并且一直到大約5.2V，經過二極 管的電流線性增加(根據對數尺度)直到大約10^-8A。從所謂的“帶 間”現象導致的這個操作區域不能被用來提供參考電壓或者執行電壓 調節。在大約5.2V之上，擊穿現象出現，通過雪崩效應二極管變得 高導通，而同時到達了約為5.5V的被稱為“擊穿電壓”的最大電壓 BV。二極管保持這個電壓為恒定，而無論電流強度如何，只要電流 保持在大約10^-8A和10^-6A之間。齊納二極管大致上在這個操作區域 中使用，從而提供穩定的參考電壓或者執行電壓調節。

一個已經做出的建議在于，通過薄化區域ZD來降低齊納二極管 的擊穿電壓，從而獲得在兩個導電類型的區域CD和ZD之間的盡可 能突然的過渡。然而，由于區域ZD的非常低的厚度，這個方案到達 了限制。這個方案允許獲得較之在曲線C11上而言在低電壓值處更為 迅速地增加的電流。擊穿現象同樣在較之曲線C11上而言更低的電壓 處發生，但是電壓根據電流持續增加?！皫чg”現象傾向于在電壓值 和電流值的更廣的范圍之上延伸。在這些條件下，齊納二極管不能被 用來提供參考電壓或者執行電壓調節。

因此希望制造具有低于1.5V的最低可能擊穿電壓的齊納二極管。 對于這個二極管還希望其接著通過實施通常用來制作CMOS晶體管 的制造步驟而被制作在集成電路中。還可能希望制作可以進行擊穿電 壓調節的齊納二極管。

實用新型內容

本實用新型的目的就在于，提供一種能夠進行擊穿電壓調節的齊 納二極管和相關電路。

一些實施例涉及一種齊納二極管，其特征在于，包括：具有第一 導電類型的陰極區域，形成在具有第二導電類型的半導體襯底的表面 上；具有第二導電類型的陽極區域，形成在陰極區域之下，該陰極區 域和陽極區域通過溝槽隔離與襯底的其余部分相隔離；以及第一導電 區域，被配置為當其經受足夠的電壓時生成與陰極區域和陽極區域之 間的界面相垂直的第一電場。根據一個實施例，齊納二極管包括第二 導電區域，被配置為當其經受足夠的電壓時生成與陰極區域和陽極區 域之間的界面相平行的第二電場。

根據一個實施例，第二導電區域包括埋置柵極，該埋置柵極僅通 過柵極的電介質層與陽極區域相分離。

根據一個實施例，齊納二極管包括：形成在襯底中的具有第一導 電類型的阱，陰極區域形成在阱的表面上，并且陽極區域在阱中形成 在陰極區域之下；以及具有第一導電類型的陽極連接區域，形成在阱 的表面上并且與陰極區域相隔離。

根據一個實施例，阱通過淺溝槽與襯底相隔離。

根據一個實施例，柵極形成在陰極區域和陽極連接區域之間。

根據一個實施例，柵極圍繞陰極區域和陽極區域。

根據一個實施例，柵極形成在陰極區域和陽極區域中。