恒流二极管的制造方法和恒流二极管技术

本发明专利技术提供了一种恒流二极管的制造方法和一种恒流二极管，其中，恒流二极管的制造方法，包括：在形成有沟槽的衬底表面生长栅氧化层，并在所述栅氧化层的表面淀积多晶硅层；对所述多晶硅层进行回刻，并在经过回刻处理之后的衬底表面生长第一介质层；对所述第一介质层进行光刻、刻蚀，以得到接触孔；向形成有所述接触孔的衬底表面注入掺杂离子并做退火处理，以形成阱区；在形成有所述阱区的衬底表面生长金属层，以得到所述恒流二极管。本发明专利技术的技术方案使得恒流二极管与肖特基二极管可以采用相同的工艺平台进行开发，降低了半导体器件的生产成本，并且有效扩展了半导体器件的生产线。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体
，具体而言，涉及一种恒流二极管的制造方法和一种恒流二极管。
技术介绍
恒流二极管是半导体恒流器件，能够在很宽的电压范围内输出恒定的电流，并且具有很高的动态阻抗。由于恒流二极管的恒流性能好、价格较低、使用简便等优点，因此，具有广阔的应用前景。同时，肖特基二极管相对于传统二极管而言，具有更高的工作频率，更小的元胞尺寸，以及更低的功耗，因此，肖特基二极管的应用范围不断扩大。但是，在目前的制造工艺中，恒流二极管和肖特基二极管是基于不同的工艺平台分别进行开发的，成本较高，不仅浪费了大量人力物力，而且给生产线的扩展带来较大困难。因此，如何能够扩展半导体器件的生产线，降低半导体器件的生产成本成为亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术正是基于上述问题，提出了一种新的恒流二极管的制造的方案，使得恒流二极管与肖特基二极管可以采用相同的工艺平台进行开发，降低了半导体器件的生产成本，并且有效扩展了半导体器件的生产线。有鉴于此，本专利技术提出了一种恒流二极管的制造方法，包括：在形成有沟槽的衬底表面生长栅氧化层，并在所述栅氧化层的表面淀积多晶硅层；对所述多晶硅层进行回刻，并在经过回刻处理之后的衬底表面生长第一介质层；对所述第一介质层进行光刻、刻蚀，以得到接触孔；向形成有所述接触孔的衬底表面注入掺杂离子并做退火处理，以形成阱区；在形成有所述阱区的衬底表面生长金属层，以得到所述恒流二极管。在该技术方案中，由于相关技术中提出的恒流二极管的制造工艺主要是在形成沟槽后注入第一掺杂离子形成第一阱区(如P阱区)，然后再注入第二掺杂离子形成第二阱区(如N阱区)，之后完成介质层的生长、接触孔的刻蚀和金属层的生长等操作；而相关技术中提出的肖特基二极管的制造工艺主要是在形成沟槽后生长栅氧化层，然后淀积多晶硅并回刻，之后完成介质层的生长、接触孔的刻蚀和两层金属层的生长。同时，由于恒流二极管在正常工作时，衬底接正电，器件正面接负电，初始电流随电压增高而增大。此时，N型衬底-P阱结反偏，耗尽层向两侧扩展，并随着偏压的增大而增大，最终在沟槽底部夹断而使器件进入恒流区，之后随着偏压的增高，夹断点向上移动，恒流区展宽。最终随着偏压的增大，N型衬底-P阱结击穿，器件失效。而当器件反接时，由于整个器件为通路，因此电流持续增大。而对于肖特基二极管在正常工作时，器件正面接正电，衬底接负电时，整个电流路径中仅有一个肖特基势垒。因此电流起始段会有一个势垒阻碍电流增大，外加电压超过此势垒后，电流持续增大。而当器件反偏时(器件正面接负电，衬底接正电)，则类似于一个MOS结构，在沟槽侧壁由于负偏压，会在侧壁外侧的N型衬底层上感应出正电荷(类似于恒流二极管的P阱耗尽层)，沟槽两侧的感应耗尽区夹断后，靠此耗尽区和N型外延层反偏来提高耐压。通过上述分析，可以得出肖特基二极管在反向时，是靠MOS结构激发耗尽区夹断来提高耐压，此原理和恒流二极管工作原理类似，因此可以在肖特基二极管的开发平台上开发恒流二极管产品，即在肖特基二极管的制造流程中，在形成接触孔之后，并不生长第一层金属层(即钛层)，而是注入掺杂离子形成阱区之后直接生长第二层金属层，从而使得恒流二极管与肖特基二极管可以采用相同的工艺平台进行开发，降低了半导体器件的生产成本，并且有效扩展了半导体器件的生产线。在上述技术方案中，优选地，还包括：在形成有外延层的衬底表面生长第二介质层，以得到衬底结构，所述第二介质层位于所述外延层的上方；对所述第二介质层进行光刻、刻蚀，以形成掩膜；以所述第二介质层为掩膜对所述衬底结构进行刻蚀，以得到所述沟槽。在上述技术方案中，优选地，所述第一介质层和所述第二介质层均为致密的绝缘层。优选地，第一介质层和第二介质层可以为氧化层或氮化层。在上述技术方案中，优选地，所述衬底为N型衬底，所述阱区为N型阱区，向所述衬底表面注入的掺杂离子为磷离子或砷离子。该工艺生产的恒流二极管为PNP型二极管。在上述技术方案中，优选地，所述衬底为P型衬底，所述阱区为P型阱区，向所述衬底表面注入的掺杂离子为硼离子。该工艺生产的恒流二极管为NPN型二极管。在上述技术方案中，优选地，所述刻蚀为干法刻蚀。在上述技术方案中，优选地，所述金属层为复合金属层。根据本专利技术的另一方面，还提出了一种恒流二极管，所述恒流二极管采用上述任一项技术方案中所述的恒流二极管的制造方法制造而成。通过以上技术方案，使得恒流二极管与肖特基二极管可以采用相同的工艺平台进行开发，降低了半导体器件的生产成本，并且有效扩展了半导体器件的生产线。附图说明图1示出了根据本专利技术的实施例的恒流二极管的制造方法的示意流程图；图2A至图2E示出了恒流二极管的制造工艺流程图；图3A至图3E示出了肖特基二极管的制造工艺流程图；图4A示出了恒流二极管的特性曲线示意图；图4B示出了肖特基二极管的特性曲线示意图。具体实施方式为了能够更清楚地理解本专利技术的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是，本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本专利技术的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。图1示出了根据本专利技术的实施例的恒流二极管的制造方法的示意流程图。如图1所示，根据本专利技术的实施例的恒流二极管的制造方法，包括：步骤102，在形成有沟槽的衬底表面生长栅氧化层，并在所述栅氧化层的表面淀积多晶硅层；步骤104，对所述多晶硅层进行回刻，并在经过回刻处理之后的衬底表面生长第一介质层；步骤106，对所述第一介质层进行光刻、刻蚀，以得到接触孔；步骤108，向形成有所述接触孔的衬底表面注入掺杂离子并做退火处理，以形成阱区；步骤110，在形成有所述阱区的衬底表面生长金属层，以得到所述恒流二极管。在该技术方案中，相关技术中提出的恒流二极管的制造工艺如图2A至图2E所示(以N型衬底为例)，主要包括：如图2A所示，在形成有N型外延层204的N型衬底202上生长氧化层206；如图2B所示，以氧化层206为掩膜进行刻蚀形成沟槽208；如图2C所示，注入掺杂离子形成P阱区210；如图2D所示，注入N+离子形成N阱区212；如图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种恒流二极管的制造方法，其特征在于，包括：在形成有沟槽的衬底表面生长栅氧化层，并在所述栅氧化层的表面淀积多晶硅层；对所述多晶硅层进行回刻，并在经过回刻处理之后的衬底表面生长第一介质层；对所述第一介质层进行光刻、刻蚀，以得到接触孔；向形成有所述接触孔的衬底表面注入掺杂离子并做退火处理，以形成阱区；在形成有所述阱区的衬底表面生长金属层，以得到所述恒流二极管。

【技术特征摘要】
1.一种恒流二极管的制造方法，其特征在于，包括：
在形成有沟槽的衬底表面生长栅氧化层，并在所述栅氧化层的表面淀
积多晶硅层；
对所述多晶硅层进行回刻，并在经过回刻处理之后的衬底表面生长第
一介质层；
对所述第一介质层进行光刻、刻蚀，以得到接触孔；
向形成有所述接触孔的衬底表面注入掺杂离子并做退火处理，以形成
阱区；
在形成有所述阱区的衬底表面生长金属层，以得到所述恒流二极管。
2.根据权利要求1所述的恒流二极管的制造方法，其特征在于，还
包括：
在形成有外延层的衬底表面生长第二介质层，以得到衬底结构，所述
第二介质层位于所述外延层的上方；
对所述第二介质层进行光刻、刻蚀，以形成掩膜；
以所述第二介质层为掩膜对所述衬底结构进行刻蚀，以得到所述沟
槽。
3.根据权利要求2所述的恒流二极管的制造方法，其特征在于，所
述第一介质层和所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄宇萍，赵圣哲，
申请(专利权)人：北大方正集团有限公司，深圳方正微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11