進一步地，所述襯底2為P型或N型摻雜。
[0045]進一步地，所述SOI橫向恒流二極管P型重摻雜區5與埋氧層3之間形成導電溝道，溝道的寬度可以通過調整P型重摻雜區5的結深進行調節，以便得到不同大小的恒流值和不同的夾斷電壓；所述P型重摻雜區5的長度可以調節，以使器件的恒流能力和夾斷電壓得到優化；所述P型重摻雜區5與P型摻雜區10之間的距離可以調節，以便得到不同耐壓值。
[0046]進一步地，本發明所述SOI橫向恒流二極管的P型重摻雜區5采用硼離子注入，然后進行熱擴散推結，可通過調節硼的注入劑量、能量及推結時間來控制所形成擴散P型阱區的結深和濃度。
[0047]進一步地，本發明所述SOI橫向恒流二極管采用兩種載流子導電，增大了器件的電流密度，提高了器件的恒流能力。
[0048]進一步地，本發明所述SOI橫向恒流二極管的P型摻雜區10的摻雜濃度和P型重摻雜區5與P型摻雜區10的距離有關，對于P型重摻雜區5與P型摻雜區10的距離較短的器件，P型摻雜區10的濃度不宜過高，否則會有電流通過P型高摻雜區進入陰極，不能達到良好的恒流效果。
[0049]本發明所述SOI橫向恒流二極管的工作原理為:
[0050]所述SOI橫向恒流二極管由相同的元胞I⑴、I (2)、1 (3)…I (i)叉指連接形成，圖2(a)為元胞的一種結構，圖2(b)為帶場板的元胞結構，元胞個數i可以根據具體電流能力要求進行調整設計。圖2所示元胞包括襯底2、埋氧層3，絕緣層上N型輕摻雜硅4、P型重摻雜區5、N型重摻雜區6、氧化介質層7、金屬陰極8、金屬陽極9、P型摻雜區10。
[0051]本發明所述SOI橫向恒流二極管金屬陽極9連接高電位，金屬陰極8連接低電位，則絕緣層上N型輕摻雜硅4靠近P型摻雜區10的一側電勢較高，在P型重摻雜區5與埋氧層3之間形成耗盡區，在P型重摻雜區5和埋氧層3之間形成電流溝道，隨著外加電壓變大，耗盡層厚度不斷加厚，耗盡層擴展使導電溝道變窄。當溝道尚未夾斷時，溝道電阻為半導體電阻，電流隨著電壓的增大而增大，此時二極管工作在線性區。當外加電壓繼續增大到兩側的耗盡層相接觸時，溝道夾斷，此時的陽極電壓稱為夾斷電壓。溝道夾斷后，繼續增加陽極電壓，夾斷點隨陽極電壓的增大變化緩慢，器件電流增大變緩，形成恒定電流功能，此時器件工作在恒流區。溝道的寬度可以通過調整P型重摻雜區5的結深進行調節，以便得到不同大小恒流值的器件。
[0052]實施例
[0053]本實施以耐壓為200V，電流約為2.5E-6A/ym的SOI橫向恒流二極管為例，詳述本發明的技術方案。
[0054]借助TSUPREM4及MEDICI仿真軟件對所提供的如圖2 (b)所示的SOI橫向恒流二極管元胞結構進行工藝仿真，仿真參數為:初始硅片厚度約為50 μ m，襯底濃度為8E14cm_3;埋氧層的厚度為3 ym ;絕緣層上N型輕摻雜硅的濃度為8E14cm_3;P型重摻雜區注入劑量為4E15cnT2，注入能量為60keV，推結時間為60分鐘；N型重摻雜區注入劑量為4E15cnT2，注入能量為60keV ；P型摻雜區注入劑量為4EIIcnT2，注入能量為60keV ;溝道長度約為6 μπι ;P型重摻雜區距離P型摻雜區的距離約為23 μπι;氧化層厚度約為0.4 μπι;金屬淀積厚度約為 2 μπι。
[0055]圖4是本發明實施例提供的SOI橫向恒流二極管通過仿真得到的1-ν特性曲線圖。從圖4可以看出，器件的夾斷電壓在5V以下，夾斷電壓可通過調節P型重摻雜區5的結深進行調節；當達到飽和區后電流基本保持恒定，恒流特性較好。
[0056]圖5為本發明實施例提供的SOI橫向恒流二極管的制造方法的工藝流程示意圖；圖6為本發明實施例提供的SOI橫向恒流二極管制造過程中對應的工藝仿真圖。其中，(I)為初始硅片；(2)為形成P型重摻雜區；(3)為形成N型高摻雜區；(4)為形成P型摻雜區；
(5)為最后得到的器件。
【主權項】
1.一種SOI橫向恒流二極管，由多個結構相同的元胞叉指連接形成，所述元胞包括襯底(2)、埋氧層(3)、絕緣層上N型輕摻雜硅(4)、P型重摻雜區(5)、N型重摻雜區(6)、氧化介質層(7)、金屬陰極(8)、金屬陽極(9)、P型摻雜區(10);所述埋氧層(3)位于襯底(2)之上，所述N型輕摻雜硅(4)位于埋氧層(3)之上，所述P型重摻雜區(5)、N型重摻雜區(6)、P型摻雜區(10)位于N型輕摻雜硅(4)之中，所述P型重摻雜區(5)位于N型重摻雜區(6)和P型摻雜區(10)之間，所述P型重摻雜區(5)和N型重摻雜區(6)與金屬陰極⑶歐姆接觸，所述P型摻雜區(10)與金屬陽極(9)形成歐姆接觸，所述P型重摻雜區(5)和N型重摻雜區(6)之間的N型輕摻雜硅(4)與金屬陰極⑶之間通過氧化介質層(7)隔開。
2.根據權利要求1所述的SOI橫向恒流二極管，其特征在于，所述金屬陰極(8)和金屬陽極(9)可沿氧化介質層(7)上表面延伸形成場板。
3.根據權利要求1所述的SOI橫向恒流二極管，其特征在于，所述SOI橫向恒流二極管所采用的半導體材料為硅或碳化硅。
4.根據權利要求1所述的SOI橫向恒流二極管，其特征在于，所述SOI橫向恒流二極管中相鄰的N型重摻雜區(6)和金屬陰極(8)共用，相鄰的P型摻雜區(10)和金屬陽極(9)共用。
5.根據權利要求1所述的SOI橫向恒流二極管，其特征在于，所述SOI橫向恒流二極管中各摻雜類型可相應變為相反的摻雜，即P型摻雜變為N型摻雜的同時，N型摻雜變為P型摻雜。
6.一種SOI橫向恒流二極管的制造方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1:采用SOI硅片作為襯底，進行P型重摻雜區(5)注入前預氧，進行窗口刻蝕；步驟2:進行P型重摻雜區(5)注入，然后進行P型重摻雜區(5)推結，刻蝕多余的氧化層； 步驟3:進行N型重摻雜區(6)注入前預氧，進行窗口刻蝕； 步驟4:進行N型重摻雜區(6)注入，刻蝕多余的氧化層； 步驟5:進行P型摻雜區(10)注入前預氧，進行窗口刻蝕； 步驟6:進行P型摻雜區(10)注入，刻蝕多余的氧化層，所述P型重摻雜區(5)位于N型重摻雜區(6)和P型摻雜區(10)之間； 步驟7:淀積前預氧，淀積氧化物，致密； 步驟8:光刻歐姆孔； 步驟9:淀積金屬層，刻蝕，形成金屬陰極(8)和金屬陽極(9)。
7.—種SOI橫向恒流二極管的制造方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1:采用SOI硅片作為襯底，進行P型重摻雜區(5)和P型摻雜區(10)注入前預氧，進行窗口刻蝕； 步驟2:進行P型重摻雜區(5)和P型摻雜區(10)注入，刻蝕多余的氧化層； 步驟3:進行N型重摻雜區(6)注入前預氧，進行窗口刻蝕； 步驟4:進行N型重摻雜區(6)注入，刻蝕多余的氧化層，所述P型重摻雜區(5)位于N型重摻雜區(6)和P型摻雜區(10)之間； 步驟5:淀積前預氧，淀積氧化物，致密，同時激活雜質原子； 步驟6:光刻歐姆孔；步驟7:淀積金屬層，刻蝕，形成金屬陰極(8)和金屬陽極(9)。
【專利摘要】本發明提供了一種SOI橫向恒流二極管及其制造方法，屬于半導體功率器件技術領域。所述SOI橫向恒流二極管由多個結構相同的元胞叉指連接形成，所述元胞包括襯底、埋氧層、N型輕摻雜硅、P型重摻雜區、N型重摻雜區、氧化介質層、金屬陰極、金屬陽極、P型摻雜區；P型重摻雜區位于N型重摻雜區和P型摻雜區之間，P型重摻雜區和N型重摻雜區與金屬陰極歐姆接觸，P型摻雜區與金屬陽極歐姆接觸，P型重摻雜區和N型重摻雜區之間的N型輕摻雜硅通過氧化介質層與金屬陰極隔離。本發明采用SOI技術，可有效防止集成系統中襯底漏電流帶來的不利影響；同時采用雙載流子導電，增大了器件的電流密度，使器件的線性區更陡峭，夾斷電壓在5V以內。
【IPC分類】H01L21-329, H01L29-06, H01L29-861
【公開號】CN104638022
【申請號】CN201510080894
【發明人】喬明, 于亮亮, 代剛, 何逸濤, 張波
【申請人】電子科技大學
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2015年2月15日