[發明專利]恒流器件及其制造方法

在審

• 申請號: 201711444907.7
• 申請日: 2017-12-27
• 公開（公告）號: CN108183129A
• 公開（公告）日: 2018-06-19
• 發明（設計）人: 喬明;賴春蘭;肖家木;李路;方冬;張波
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01L29/739
• 分類號: H01L29/739;H01L29/06;H01L27/082;H01L21/331
• 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

1.一種恒流器件，包括多個結構相同并依次連接的元胞，每個元胞包括P型重摻雜襯底(2)、N型摻雜外延層(3)、位于N型摻雜外延層(3)之中的擴散P型阱區(4)，所述擴散P型阱區(4)為兩個并分別位于每個元胞的兩端，位于擴散P型阱區(4)內部的第一P型重摻雜區(5)和N型重摻雜區(7)，第一P型重摻雜區(5)位于N型重摻雜區(7)的兩側，N型摻雜外延層(3)和擴散P型阱區(4)上表面設有氧化層(10)，元胞還包括覆蓋整個元胞上表面的金屬陰極(9)、位于P型重摻雜襯底(2)下表面的金屬陽極(8)，所述第一P型重摻雜區(5)、N型重摻雜區(7)和金屬陰極(9)形成歐姆接觸，所述P型重摻雜襯底(2)和金屬陽極(8)形成歐姆接觸，其特征在于：還包括N型摻雜外延層(3)中的介質深槽(12)、位于介質深槽(12)底部以及側壁的P型摻雜區(14)、位于N型重摻雜區(7)和N型摻雜外延層(3)之間且嵌入擴散P型阱區(4)上表面的N型耗盡型溝道區(6)，所述氧化層(10)位于N型摻雜外延層(3)和N型耗盡型溝道區(6)上表面，所述位于N型摻雜外延層(3)中的介質深槽(12)以及位于介質深槽(12)底部和側壁的P型摻雜區(14)使得器件的側壁實現隔離。

2.根據權利要求1所述的恒流器件，其特征在于：還包括位于元胞區內部邊緣的P型摻雜ring區(41)，整個器件最外圍的擴散P型阱區(4)和P型摻雜ring區(41)連成一體。

3.根據權利要求1或2所述的恒流器件，其特征在于：介質深槽(12)內部設有用于填充槽內氧化層間隙的介質(13)。

4.根據權利要求3所述的恒流器件，其特征在于：所述介質(13)為多晶硅、或二氧化硅、或氮化硅。

5.根據權利要求1所述的恒流器件，其特征在于：所述恒流器件中各摻雜類型相應變為相反的摻雜，即P型摻雜變為N型摻雜的同時，N型摻雜變為P型摻雜。

6.權利要求1所述的恒流器件，其特征在于：所述恒流器件所用半導體材料為硅或碳化硅。

7.權利要求1所述的恒流器件的制造方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟1：采用P型重摻雜硅片作為襯底；

步驟2：在P型重摻雜襯底(2)實施N型摻雜外延生長；

步驟3：對具有N型外延層的P型襯底硅片進行擴散P型阱區(4)注入前預氧；

步驟4：光刻擴散P型阱區窗口，進行擴散P型阱區(4)注入，注入劑量根據不同電流能力調節；

步驟5：淀積深槽刻蝕掩膜氮化硅，并光刻介質深槽(12)區窗口，進行深槽刻蝕；

步驟6：槽內注入P型雜質形成P型摻雜區(14)；

步驟7：場氧生長，同時實現介質深槽(12)的填充以及擴散P型阱區(4)的推結；

步驟8：進行表面N型耗盡型溝道區(6)注入前預氧；

步驟9：進行表面N型耗盡型溝道區(6)注入，注入劑量根據不同電流能力調節；

步驟10：進行第一P型重摻雜區(5)、N型重摻雜區(7)注入前預氧，光刻N+窗口，進行N型重摻雜區(7)注入，光刻P+窗口，進行第一P型重摻雜區(5)注入，刻蝕多余的氧化層；

步驟11：在元胞上表面淀積前預氧，淀積氧化層，光刻、刻蝕形成氧化層(10)；

步驟12：歐姆孔刻蝕，淀積鋁金屬；

步驟13：刻蝕金屬，形成金屬陰極(9)；

步驟14：淀積鈍化層，刻陰極PAD孔；

步驟15：P型重摻雜襯底(2)下表面形成金屬陽極(8)；

步驟16：淀積鈍化層，刻陽極PAD孔。

8.根據權利要求7所述的恒流器件的制造方法，其特征在于：在步驟7之后步驟8之前進行多晶硅的回填以及刻蝕，確保深槽內的完全填充。

9.根據權利要求2所述的恒流器件的制造方法，其特征在于包括如下步驟：

步驟1：采用P型重摻雜硅片作為襯底；

步驟2：在P型重摻雜襯底(2)上進行N型摻雜外延；

步驟3：光刻出P型摻雜ring區(41)窗口，進行P型摻雜注入；

步驟4：在外延片終端區刻蝕深槽；

步驟5：以垂直注入方式進行P型雜質注入；

步驟6：熱生長形成硅片上表面的厚場氧層，與此同時槽內側壁也形成氧化層，P型摻雜ring區(41)也在該熱過程中完成推結；

步驟7：向槽內空隙淀積多晶硅介質(13)；

步驟8：去除表面多晶；

步驟8：光刻有源區；

步驟9：進行擴散P型阱區(4)注入前預氧；

步驟10：光刻擴散P型阱區窗口，進行擴散P型阱區(4)注入，注入劑量根據不同電流能力調節，然后進行擴散P型阱區(4)推結，刻蝕多余的氧化層；

步驟11：進行表面N型耗盡型溝道區(6)注入前預氧；

步驟12：進行表面N型耗盡型溝道區(6)注入，注入劑量根據不同電流能力調節；

步驟13：進行第一P型重摻雜區(5)、N型重摻雜區(7)注入前預氧，光刻N+窗口，進行N型重摻雜區(7)注入，光刻P+窗口，進行第一P型重摻雜區(5)注入，刻蝕多余的氧化層；

步驟14：在元胞上表面淀積前預氧，淀積氧化層，光刻、刻蝕形成氧化層(10)；

步驟15：歐姆孔刻蝕，淀積鋁金屬；

步驟16：刻蝕金屬，形成金屬陰極(9)；

步驟17：淀積鈍化層，刻陰極PAD孔；

步驟18：P型重摻雜襯底(2)下表面形成金屬陽極(8)；

步驟19：淀積鈍化層，刻陽極PAD孔。