一種恒流二極管的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種大恒定電流值的環(huán)狀縱向結(jié)構(gòu)恒流二極管。該二極管依次包括第一金屬電極，半導(dǎo)體襯底，形成在半導(dǎo)體襯底上第一導(dǎo)電類型的外延層，該外延層的上部區(qū)域中形成具有第二導(dǎo)電類型的同心的摻雜圓形區(qū)和多個(gè)摻雜環(huán)形區(qū)，第二導(dǎo)電類型不同于第一導(dǎo)電類型，所述摻雜圓形區(qū)和各摻雜環(huán)形區(qū)與其間第一導(dǎo)電類型的外延層形成有源區(qū)。該二極管進(jìn)一步包括形成在所述有源區(qū)之上的金屬硅化物層，以及形成在所述金屬硅化物層上的第二金屬電極。在根據(jù)本發(fā)明的恒流二極管中，通過多個(gè)環(huán)狀垂直溝道中電流的疊加，最終得到較大的恒定電流。
【專利說明】一種恒流二極管
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本專利涉及一種柵源短接的結(jié)型場效應(yīng)恒流器件，具體地說涉及一種大恒定電流 值的環(huán)狀縱向結(jié)構(gòu)恒流二極管。
【背景技術(shù)】
[0002] 在上世紀(jì)70年代就已經(jīng)出現(xiàn)恒流器件，也稱為恒流管或者稱為半導(dǎo)體電流限制 器，它是提供恒定值電流的一種半導(dǎo)體器件，因其在很寬的電壓范圍內(nèi)有著恒定的電流值 等特點(diǎn)，獲得廣泛應(yīng)用，其主要應(yīng)用于儀器儀表、顯示技術(shù)和自動控制等領(lǐng)域。
[0003] 恒流二極管（簡稱為CRD，即Current Regulative Diode)是一種用來輸出恒定電 流的半導(dǎo)體分立器件。一個(gè)理想的恒流二極管可以給負(fù)載提供恒定且穩(wěn)定的電流，且其輸 出電導(dǎo)為零。又因恒流二極管具備穩(wěn)定性好、恒流范圍大、輸出電導(dǎo)低、工藝簡單制造方便 等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛使用。在國外，近年來主要有美國和日本等國家在制造并生產(chǎn)恒流二極管。 如美國Siliconix公司主要推出CR022-CR470系列的恒流二極管，其特性參數(shù)是0. 22? 4. 7mA的恒定電流和100V左右的最大工作電壓；日本Semitech公司主要推出S系列和L系 列的恒流二極管，其特性參數(shù)是0. 1?30mA的恒定電流，100V左右的最大工作電壓。目前 國內(nèi)各大廠家主要制造并生產(chǎn)恒流二極管的型號是2DH系列，其恒定電流值一般在0. 1? 6. 0mA范圍內(nèi)。綜合目前恒流管主流系列產(chǎn)品，其恒定電流和耐壓都相對較低，因此，如何提 高恒流二極管的恒定電流值成為同行技術(shù)人員研究恒流管的首要任務(wù)。如圖1所示，恒流 二極管實(shí)質(zhì)上是個(gè)柵源短路的結(jié)型場效應(yīng)二極管，它有兩個(gè)PN結(jié)，中間一層η區(qū)作為導(dǎo)電 溝道，兩個(gè)Ν+區(qū)的其中一端作為陽極Α，另一端則與兩邊的Ρ+區(qū)一起短接作為陰極Κ。
[0004] 當(dāng)施加正向電壓時(shí)，兩個(gè)ΡΝ結(jié)都處于反偏狀態(tài)，中間η區(qū)則為導(dǎo)電溝道。隨著電 壓升高，電流增大的同時(shí)，兩個(gè)反偏ΡΝ結(jié)的耗盡層也相應(yīng)的越來越寬，如圖2所示。當(dāng)正向 電壓達(dá)到恒流二極管的起始電壓時(shí)，靠近陽極一端的溝道被夾斷，之后，電流基本上不再隨 電壓的增加而增加，如圖3所示。但當(dāng)正向電壓加到ΡΝ結(jié)的熱擊穿電壓時(shí)，電流就又將隨 著電壓的增大而增大。而在此期間，電流是基本保持不變的。
[0005] 當(dāng)施加反向電壓時(shí)，恒流二極管中的兩個(gè)ΡΝ結(jié)處于正偏狀態(tài)，所以此時(shí)的恒流二 極管就相當(dāng)于一個(gè)正向?qū)ǖ钠胀ǘO管，且電流很大。因此我們常給恒流二極管施加正 向電壓，利用其恒流的特性。
[0006] 由于各種因素的影響，目前的恒流二極管的擊穿電壓大都在100V以下，恒定電流 值在30mA以下。雖然近年來，也有較大恒定電流值的相關(guān)報(bào)道，如貴州博越電子科技有限 公司生產(chǎn)的恒流二極管，恒定電流為l_80mA，起始電壓3-3. 5V，最大工作電壓40-100V ;常 州星海電子公司于2010年提出了一種大電流恒流二極管結(jié)構(gòu)，恒流值可達(dá)50mA，但這些大 都建立在增加芯片面積的基礎(chǔ)之上。因此，提高恒流二極管的電流和電壓能力的同時(shí)，能盡 量保持或者減少芯片的面積，減少浪費(fèi)，節(jié)約生產(chǎn)成本，是同行技術(shù)人員的普遍愿望和共同 目標(biāo)。 申請人:為貴州煜立電子科技有限公司，
【發(fā)明者】劉肅, 柴彥科, 高樺, 韋仕貢, 張欣慰, 譚稀, 鄧恒 申請人:北京燕東微電子有限公司