恒流二极管结构制造技术

本实用新型专利技术提供了一种恒流二极管结构，在P型衬底正面上形成P型外延层，在P型外延层中形成N型基区，在N型基区中形成P型栅极区、N型源区、N型漏区、P型发射区，并形成包围N型基区的P型隔离。本实用新型专利技术通过在P型外延层中增设P型发射区，所述P型衬底、P型外延层、N型基区和P型发射区组成PNP三极管，所述N型源区、P型栅极区、N型基区、N型漏区组成恒流二极管，使得其单位面积电流大幅提高，器件的温度稳定性和均匀性较好。并且，所述恒流二极管结构增加了P型外延层，有利于提高其耐压性能。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于半导体
，尤其涉及一种恒流二极管结构。
技术介绍
恒流二极管是一种硅材料制造的两端恒流器件。恒流二极管按极性接入电路回路中，正向恒电流导通，反向截止，输出恒定电流，应用简单。目前，恒流二极管广泛使用于交直流放大器、直流稳压电源、波形发生器以及保护电路等电子线路中。传统的恒流二极管通常采用平面沟道结型场效应晶体管(JunctionField-EffectTransistor，JFET)结构，JFET是在同一块N形半导体上制作两个高掺杂的P区，所引出的电极称为栅极G，并形成高掺杂的N区，所引出的电极称为漏极D、源极S，恒流二极管通过将JFET的栅极G和源极S短接形成恒流特性。具体的，如图1所示，恒流二极管包括：P型衬底10、N型外延层11、P型栅极区12a、N型源区12b、N型漏区12c、P型隔离12d以及正面电极13，所述P型栅极区12a、N型源区12b通过正面电极13相连，P型隔离12d穿透P型外延层11与P型衬底10相连。然而，技术发现，传统的恒流二极管存在如下问题：一、传统的恒流二极管的恒定电流大小对P型外延层110厚度、P型外延层110电阻率及P型栅极区121的结深很敏感，导致最终恒定电流值均匀性很差，成品率较低；二、平面沟道JFET结构的电流能力主要取决于沟道宽度，而沟道宽度受正面电极图形限制，单位面积的沟道宽度较小，进而导致单位面积电流较小，成本较高；三、常规的恒流二极管具有很大的负温度系数，高温恒流性能不佳。
技术实现思路
本技术的目的在于解决现有的恒流二极管的恒定电流值均匀性差的问题。本技术的另一目的在于解决现有的恒流二极管的单位面积电流较小的问题。本技术的又一目的在于解决现有的恒流二极管的高温恒流性能不佳的问题。为解决上述技术问题，本技术提供一种恒流二极管结构，包括：P型衬底；形成于所述P型衬底正面上的P型外延层；形成于所述P型外延层中的N型基区；形成于所述N型基区中的P型栅极区、N型源区、N型漏区、P型发射区以及包围所述N型基区的P型隔离；形成于所述P型栅极区、N型源区以及P型发射区上的正面电极；其中，所述P型衬底、P型外延层、N型基区和P型发射区组成PNP三极管，所述N型源区、P型栅极区、N型基区、N型漏区组成恒流二极管。可选的，在所述的恒流二极管结构中，还包括形成于所述N型基区中的P环，所述P环包围所述N型漏区。所述P环的数量为一个或多个。可选的，在所述的恒流二极管结构中，所述P型栅极区、N型源区、N型漏区、P型发射区以及P型隔离的掺杂浓度大于所述P型外延层的掺杂浓度。可选的，在所述的恒流二极管结构中，所述P型栅极区、P型发射区、P型隔离和P型衬底均为P型重掺杂，所述N型源区和N型漏区均为N型重掺杂。可选的，在所述的恒流二极管结构中，所述N型源区和N型漏区的深度小于所述P型栅极区和P型发射区的深度。可选的，在所述的恒流二极管结构中，还包括形成于所述P型衬底背面上的背面电极。可选的，在所述的恒流二极管结构中，所述P型发射区和P型栅极区同时扩散形成。可选的，在所述的恒流二极管结构中，所述P型发射区为条形或工字型结构，所述N型漏区为环形结构，且所述N型漏区包围所述P型发射区。可选的，在所述的恒流二极管结构中，所述恒流二极管结构包括两个P型栅极区和两个N型源区，所述两个P型栅极区和所述两个N型源区均为条形结构，且所述两个P型栅极区位于所述N型漏区的两侧，所述两个N型源区位于所述两个P型栅极区的两侧。可选的，在所述的恒流二极管结构中，所述P型隔离为环形结构，且所述P型隔离包围所述N型基区。可选的，在所述的恒流二极管结构中，所述P型衬底作为所述PNP三极管的集电极，所述N型基区作为所述PNP三极管的基极，所述P型发射区作为所述PNP三极管的发射极。可选的，在所述的恒流二极管结构中，所述PNP三极管的基极电流经过所述P型发射区后，依次流经所述N型漏区、N型基区、N型源区，最后经由所述P型隔离、P型外延层从所述P型衬底的背面流出；所述PNP三极管的集电极电流经过所述P型发射区后，流经所述N型基区、P型外延层从所述P型衬底的背面流出。在本技术提供的恒流二极管结构中，在P型衬底正面上形成P型外延层，在P型外延层中形成N型基区，在N型基区中形成P型栅极区、N型源区、N型漏区、P型发射区，并形成包围所述N型基区的P型隔离，由所述P型衬底、P型外延层、N型基区和P型发射区组成PNP三极管，由所述N型源区、P型栅极区、N型基区、N型漏区组成恒流二极管。因此，恒流二极管的恒定电流经过PNP三极管电流放大后输出，单位面积电流大幅提高；并且，PNP三极管放大倍数β具有正温度系数，而恒流二极管恒定电流是负温度系数，器件的温度稳定性较好。另外，PNP三极管与恒流二极管的结深同向波动变化时，PNP三极管放大倍数β与恒流二极管的恒定电流Id相反变化方向，整个器件总输出电流比较稳定，均匀性较好。此外，由于增加了P型外延层，耐压性能较好。附图说明图1是传统的恒流二极管结构的剖面结构示意图；图2是本技术一实施例的恒流二极管结构的剖面结构示意图；图3是本技术一实施例的恒流二极管结构的等效电路示意图；图4a～4d是本技术一实施例的恒流二极管结构形成过程中的剖面结构示意图；图5是本技术一实施例的恒流二极管结构的俯视结构示意图；图6是本技术另一实施例的恒流二极管结构的俯视结构示意图。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本技术提出的恒流二极管结构作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本技术实施例的目的。如图2所示，本申请提供一种恒流二极管结构，包括：P型衬底100；形成于所述P型衬底100正面上的P型外延层110；形成于所述P型外延层110中的N型基区111；形成于所述N型基区111中的P型栅极区121、N型源区122、N型漏区123、P型发射区124；包围所述N型基区111的P型隔离125；以及形成于所述P型栅极区121、N型源区122以及P型发射区124上的正面电极130。其中，所述P型栅极区121、N型源区122、N型漏区123、P型发射本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种恒流二极管结构，其特征在于，包括：P型衬底；形成于所述P型衬底正面上的P型外延层；形成于所述P型外延层中的N型基区；形成于所述N型基区中的P型栅极区、N型源区、N型漏区、P型发射区以及包围所述N型基区的P型隔离；形成于所述P型栅极区、N型源区以及P型发射区上的正面电极；其中，所述P型衬底、P型外延层、N型基区和P型发射区组成PNP三极管，所述N型源区、P型栅极区、N型基区、N型漏区组成恒流二极管。

【技术特征摘要】
1.一种恒流二极管结构，其特征在于，包括：
P型衬底；
形成于所述P型衬底正面上的P型外延层；
形成于所述P型外延层中的N型基区；
形成于所述N型基区中的P型栅极区、N型源区、N型漏区、P型发
射区以及包围所述N型基区的P型隔离；
形成于所述P型栅极区、N型源区以及P型发射区上的正面电极；
其中，所述P型衬底、P型外延层、N型基区和P型发射区组成PNP
三极管，所述N型源区、P型栅极区、N型基区、N型漏区组成恒流二极
管。
2.如权利要求1所述的恒流二极管结构，其特征在于，还包括形成于
所述N型基区中的P环，所述P环包围所述N型漏区。
3.如权利要求2所述的恒流二极管结构，其特征在于，所述P环的数
量为一个或多个。
4.如权利要求1所述的恒流二极管结构，其特征在于，所述N型源

【专利技术属性】
技术研发人员：王英杰，
申请(专利权)人：杭州士兰集成电路有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33