[发明专利]一种半导体器件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体技术领域，具体涉及一种半导体器件及其制造方法。

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，CurrentRegulativeDiode)是一种半导体恒流器件，其用两端结型场效应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，可以在一定的工作范围内保持一个恒定的电流值，其正向工作时为恒流输出，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。另外恒流器件的外围电路非常简单，使用方便，经济可靠，已广泛应用于自动控制、仪表仪器、保护电路等领域。但是，目前的恒流器件在施加反向电压时仍然导通，且恒流区范围普遍较窄，同时能提供的恒定电流也较低。

发明内容

本发明针对恒流器件反向导通的问题，提出了一种半导体器件及其制造方法。本发明半导体器件采用与外延层掺杂浓度不同、掺杂类型相同的半导体材料作为衬底，并在衬底的背面注入与衬底掺杂类型相反的半导体材料形成掺杂区，可实现正向大电流、反向高耐压；且本发明半导体器件具有较低的夹断电压、较高的击穿电压和较好的恒流能力。

本发明的技术方案如下：

一种半导体器件，包括多个结构相同并依次连接的元胞，所述元胞包括N型掺杂衬底2，位于N型掺杂衬底2之上的N型轻掺杂外延层3，位于N型轻掺杂外延层3之中的扩散P型阱区4，所述扩散P型阱区4为两个并分别位于元胞的两端，位于扩散P型阱区4之中的第一P型重掺杂区5和N型重掺杂区7，位于N型轻掺杂外延层3和扩散P型阱区4上表面的氧化层10，覆盖整个元胞表面的金属阴极9，位于N型掺杂衬底2下表面的第二P型重掺杂区1，位于第二P型重掺杂区1下表面的金属阳极8，所述第一P型重掺杂区5、N型重掺杂区7和金属阴极9形成欧姆接触，所述第二P型重掺杂区1和金属阳极8形成欧姆接触。

进一步地，所述半导体器件还包括位于N型重掺杂区7和N型轻掺杂外延层3之间且嵌入扩散P型阱区4上表面的N型耗尽型沟道区6，所述氧化层10位于N型轻掺杂外延层3和N型耗尽型沟道区6上表面。

进一步地，所述半导体器件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，所述半导体器件所用半导体材料为硅或者碳化硅等。

进一步地，所述元胞中扩散P型阱区4之间的距离、N型掺杂衬底2的厚度、N型轻掺杂外延层3的厚度可根据具体耐压及夹断电压的要求进行调节；所述元胞的个数可根据恒定电流值的要求进行调节，大大增加了器件设计的灵活性。

上述半导体器件的制造方法，包括以下步骤：

步骤1：采用N型硅片作为衬底，在其表面进行轻掺杂N型外延，形成N型轻掺杂外延层3；

步骤2：进行扩散P型阱区4注入前预氧；

步骤3：光刻扩散P型阱区窗口，进行扩散P型阱区4注入，注入剂量根据不同电流能力调节，然后进行扩散P型阱区4推结，刻蚀多余的氧化层；

步骤4：进行第一P型重掺杂区5、N型重掺杂区7注入前预氧，光刻N+窗口，进行N型重掺杂区7注入，光刻P+窗口，进行第一P型重掺杂区5注入，刻蚀多余的氧化层；

步骤5：在元胞上表面淀积前预氧，淀积氧化层，光刻、刻蚀形成氧化层10；

步骤6：欧姆孔刻蚀，淀积铝金属；

步骤7：刻蚀金属，形成金属阴极9；

步骤8：淀积钝化层，刻阴极PAD孔；

步骤9：将硅片减薄，在N型掺杂衬底2下表面注入第二P型重掺杂区1；

步骤10：第二P型重掺杂区1下表面形成金属阳极8；

步骤11：淀积钝化层，刻阳极PAD孔。

进一步地，所述半导体器件制造方法中第一P型重掺杂区5与N型重掺杂区7的注入顺序可互换。

进一步地，所述半导体器件制造方法中金属阳极8与金属阴极9可同时形成。

进一步地，所述硅片减薄的厚度可根据具体耐压调节。

本发明的有益效果为：

1、本发明半导体器件在衬底背面注入与衬底掺杂类型相反的半导体材料形成第二P型重掺区1，第二P型重掺杂区1与金属阳极8形成欧姆接触，并向N型掺杂衬底2、N型轻掺杂外延层3注入空穴，使得半导体器件为空穴电流和电子电流两种载流子电流，增大了器件的电流密度。