[发明专利]一种SOI横向恒流二极管及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体功率器件技术领域，具体涉及一种SOI横向恒流二极管及其制造方法。

背景技术

恒流源是一种常用的电子设备和装置，在电子线路中使用相当广泛。恒流源用于保护整个电路，即使出现电压不稳定或负载电阻变化很大的情况，都能确保供电电流的稳定。恒流二极管(CRD，Current Regulative Diode)是一种半导体恒流器件，即用二极管作为恒流源代替普通的由晶体管、稳压管和电阻等多个元件组成的恒流源，目前恒流二极管的输出电流在几毫安到几十毫安之间，可直接驱动负载，实现了电路结构简单、器件体积小、器件可靠性高等目的。另外恒流二极管的外围电路非常简单，使用方便，已广泛应用于自动控制、仪表仪器、保护电路等领域。但是，目前恒流二极管的击穿电压高位普遍为30～100V，因此存在击穿电压较低的问题，同时能提供的恒定电流也较低。

发明内容

本发明针对恒流二极管夹断电压高、击穿电压低、恒流能力差的问题，提出了一种SOI横向恒流二极管及其制造方法。本发明采用SOI(Silicon-On-Insulator，绝缘衬底上的硅)技术，即在衬底上设置埋氧层，可有效防止集成系统中衬底漏电流带来的不利影响；同时本发明采用双载流子导电，大大增加了器件的电流密度，使器件的线性区更陡峭，夹断电压在5V以内。

本发明的技术方案如下：

一种SOI横向恒流二极管，由多个结构相同的元胞叉指连接形成，所述元胞包括衬底2、埋氧层3、绝缘层上N型轻掺杂硅4、P型重掺杂区5、N型重掺杂区6、氧化介质层7、金属阴极8、金属阳极9、P型掺杂区10；所述埋氧层3位于衬底2之上，所述N型轻掺杂硅4位于埋氧层3之上，所述P型重掺杂区5、N型重掺杂区6、P型掺杂区10位于N型轻掺杂硅4之中，所述P型重掺杂区5位于N型重掺杂区6和P型掺杂区10之间，所述P型重掺杂区5和N型重掺杂区6与金属阴极8欧姆接触，所述P型掺杂区10与金属阳极9形成欧姆接触，所述P型重掺杂区5和N型重掺杂区6之间的N型轻掺杂硅4与金属阴极8之间通过氧化介质层7隔开。

进一步地，所述元胞中金属阴极8和金属阳极9可沿氧化介质层7上表面延伸形成场板，场板的长度可调节，以使器件达到更好的恒流能力和更高的耐压值。

进一步地，所述SOI横向恒流二极管由多个元胞叉指连接形成，其中，SOI横向恒流二极管中相邻的N型重掺杂区6和金属阴极8共用，相邻的P型掺杂区10和金属阳极9共用。

进一步地，所述SOI横向恒流二极管所采用的半导体材料为硅材料或碳化硅材料等。

进一步地，所述SOI横向恒流二极管中各掺杂类型可相应变为相反的掺杂，即P型掺杂变为N型掺杂的同时，N型掺杂变为P型掺杂。

进一步地，所述SOI横向恒流二极管P型重掺杂区5与埋氧层3之间形成导电沟道，沟道的宽度可以通过调整P型重掺杂区5的结深进行调节，以便得到不同大小的恒流值和不同的夹断电压；所述P型重掺杂区5的长度可以调节，以使器件的恒流能力和夹断电压得到优化；所述P型重掺杂区5与P型掺杂区10之间的距离可以调节，以便得到不同耐压值。

上述SOI横向恒流二极管的制造方法，包括以下步骤：

步骤1：采用SOI硅片作为衬底，进行P型重掺杂区5注入前预氧，进行窗口刻蚀；

步骤2：进行P型重掺杂区5注入，然后进行P型重掺杂区5推结，刻蚀多余的氧化层；

步骤3：进行N型重掺杂区6注入前预氧，进行窗口刻蚀；

步骤4：进行N型重掺杂区6注入，刻蚀多余的氧化层；

步骤5：进行P型掺杂区10注入前预氧，进行窗口刻蚀；

步骤6：进行P型掺杂区10注入，刻蚀多余的氧化层，所述P型重掺杂区5位于N型重掺杂区6和P型掺杂区10之间；

步骤7：淀积前预氧，淀积氧化物，致密；

步骤8：光刻欧姆孔；

步骤9：淀积金属层，刻蚀，形成金属阴极8和金属阳极9。

对于浅结P型重掺杂区5，上述SOI横向恒流二极管的制造方法，包括以下步骤：

步骤1：采用SOI硅片作为衬底，进行P型重掺杂区5和P型掺杂区10注入前预氧，进行窗口刻蚀；

步骤2：进行P型重掺杂区5和P型掺杂区10注入，刻蚀多余的氧化层；

步骤3：进行N型重掺杂区6注入前预氧，进行窗口刻蚀；

步骤4：进行N型重掺杂区6注入，刻蚀多余的氧化层，所述P型重掺杂区5位于N型重掺杂区6和P型掺杂区10之间；

步骤5：淀积前预氧，淀积氧化物，致密，同时激活杂质原子；