[發明專利]恒流器件及其制造方法

在審

• 申請號: 201711442368.3
• 申請日: 2017-12-27
• 公開（公告）號: CN108183128A
• 公開（公告）日: 2018-06-19
• 發明（設計）人: 喬明;肖家木;賴春蘭;李路;方冬;張波
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/73;H01L27/082
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 敖歡;葛啟函

本發明提供一種恒流器件及其制造方法，包括元胞區和終端區兩個部分，元胞區包括多個結構相同并依次連接的元胞，每個元胞包括P型摻雜襯底、N型外延層、擴散P型阱區，終端區包括槽注入后經熱過程推結形成的槽內氧化層，位于N型外延層上表面的厚場氧層，本發明將器件元胞區與邊緣缺陷通過槽注入形成PN結的方式相隔離，從而避免了襯底PN結邊緣缺陷所導致的反向不耐壓問題，本發明恒流器件通過槽注入形成PN結的方式實現終端隔離，如此形成的隔離可靠性高，在施加反向電壓時由PN結承受耐壓，對槽底及槽側壁的氧化層質量要求不高。在槽質量高的情況下可以不做槽注入，僅由槽內氧化層耐壓。

技術領域

本發明屬于半導體技術領域，具體涉及一種恒流器件及其制造方法。

背景技術

恒流源是一種常用的電子設備和裝置，在電子線路中使用相當廣泛。恒流源用于保護整個電路，即使出現電壓不穩定或負載電阻變化很大的情況，都能確保供電電流的穩定。恒流二極管(CRD，Current Regulative Diode)是一種半導體恒流器件，其用兩端結型場效應管作為恒流源代替普通的由晶體管、穩壓管和電阻等多個元件組成的恒流源，可以在一定的工作范圍內保持一個恒定的電流值，其正向工作時為恒流輸出，輸出電流在幾毫安到幾十毫安之間，可直接驅動負載，實現了電路結構簡單、器件體積小、器件可靠性高等目的。另外恒流器件的外圍電路非常簡單，使用方便，經濟可靠，已廣泛應用于自動控制、儀表儀器、保護電路等領域。

目前的恒流器件由于沒有將有源區和邊緣隔離，在施加反向電壓時器件仍然導通，其特性類似于一個電阻，而無法實現反向阻斷。這是因為器件的邊緣由于切割的機械作用而產生了缺陷，而邊緣的缺陷相當于一條低阻通路，對器件施加反向電壓時邊緣會產生極大的漏電。此外，目前的恒流器件開啟電壓范圍普遍較大，同時所能提供的恒定電流也較低。

公開號為CN105405873A的中國發明公開了一種縱向恒流器件及其制造方法，其器件結構如圖1所示，包括多個結構相同并依次連接的元胞，所述元胞包括N型摻雜襯底，位于N型摻雜襯底之上的N型輕摻雜外延層，位于N型輕摻雜外延層之中的擴散P型阱區，所述擴散P型阱區為兩個并分別位于元胞的兩端，位于擴散P型阱區之中的第一P型重摻雜區和N型重摻雜區，位于N型輕摻雜外延層和擴散P型阱區上表面的氧化層，覆蓋整個元胞表面的金屬陰極，位于N型摻雜襯底下表面的第二P型重摻雜區，位于第二P型重摻雜區下表面的金屬陽極，所述第一P型重摻雜區、N型重摻雜區和金屬陰極形成歐姆接觸，所述第二P型重摻雜區和金屬陽極形成歐姆接觸。

為了實現正向恒流，該發明所述半導體恒流器件在傳統IGBT結構基礎上進行改良，在擴散P型阱區表面進行調溝注入，注入磷離子，使表面補償形成N型耗盡型溝道區，再通過注入形成第一P型重摻雜區、N型重摻雜區，再通過背面注入形成第二P型重摻雜區。通過調節調溝注入磷離子的劑量及擴散P型阱區之間的距離可使溝道區實現較小的夾斷電壓；耗盡型溝道夾斷后，隨著電壓的增大，溝道內載流子速度達到飽和，到達夾斷點后被耗盡區強電場掃入N型重摻雜區，電流不隨電壓增大而增大，可實現較好的恒流能力。該發明所述半導體器件實測所得正向IV特性如圖2所示，夾斷電壓約為8V，此后器件的輸出電流保持恒定。對該發明所述結構器件實際測試得到的反向BV特性如圖3所示，反向電流隨反向電壓的增大而增大，即反向BV特性類似于一個電阻。這是因為在施加反向電壓時，由于器件邊緣存在缺陷，使得反向漏電流異常大，且隨反向電壓的增大而增大。即該發明所述器件結構并不能實現反向阻斷功能。

發明內容

本發明針對現有恒流器件反向導通的問題，提出了一種恒流器件及其制造方法。

為實現上述發明目的，本發明技術方案如下：