進(jìn)一步地，所述襯底2為P型或N型摻雜。
[0045]進(jìn)一步地，所述SOI橫向恒流二極管P型重?fù)诫s區(qū)5與埋氧層3之間形成導(dǎo)電溝道，溝道的寬度可以通過(guò)調(diào)整P型重?fù)诫s區(qū)5的結(jié)深進(jìn)行調(diào)節(jié)，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?fù)诫s區(qū)5的長(zhǎng)度可以調(diào)節(jié)，以使器件的恒流能力和夾斷電壓得到優(yōu)化；所述P型重?fù)诫s區(qū)5與P型摻雜區(qū)10之間的距離可以調(diào)節(jié)，以便得到不同耐壓值。
[0046]進(jìn)一步地，本發(fā)明所述SOI橫向恒流二極管的P型重?fù)诫s區(qū)5采用硼離子注入，然后進(jìn)行熱擴(kuò)散推結(jié)，可通過(guò)調(diào)節(jié)硼的注入劑量、能量及推結(jié)時(shí)間來(lái)控制所形成擴(kuò)散P型阱區(qū)的結(jié)深和濃度。
[0047]進(jìn)一步地，本發(fā)明所述SOI橫向恒流二極管采用兩種載流子導(dǎo)電，增大了器件的電流密度，提高了器件的恒流能力。
[0048]進(jìn)一步地，本發(fā)明所述SOI橫向恒流二極管的P型摻雜區(qū)10的摻雜濃度和P型重?fù)诫s區(qū)5與P型摻雜區(qū)10的距離有關(guān)，對(duì)于P型重?fù)诫s區(qū)5與P型摻雜區(qū)10的距離較短的器件，P型摻雜區(qū)10的濃度不宜過(guò)高，否則會(huì)有電流通過(guò)P型高摻雜區(qū)進(jìn)入陰極，不能達(dá)到良好的恒流效果。
[0049]本發(fā)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(jié)構(gòu)，圖2(b)為帶場(chǎng)板的元胞結(jié)構(gòu)，元胞個(gè)數(shù)i可以根據(jù)具體電流能力要求進(jìn)行調(diào)整設(shè)計(jì)。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?fù)诫s區(qū)5、N型重?fù)诫s區(qū)6、氧化介質(zhì)層7、金屬陰極8、金屬陽(yáng)極9、P型摻雜區(qū)10。
[0051]本發(fā)明所述SOI橫向恒流二極管金屬陽(yáng)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(qū)10的一側(cè)電勢(shì)較高，在P型重?fù)诫s區(qū)5與埋氧層3之間形成耗盡區(qū)，在P型重?fù)诫s區(qū)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(kuò)展使導(dǎo)電溝道變窄。當(dāng)溝道尚未夾斷時(shí)，溝道電阻為半導(dǎo)體電阻，電流隨著電壓的增大而增大，此時(shí)二極管工作在線性區(qū)。當(dāng)外加電壓繼續(xù)增大到兩側(cè)的耗盡層相接觸時(shí)，溝道夾斷，此時(shí)的陽(yáng)極電壓稱為夾斷電壓。溝道夾斷后，繼續(xù)增加陽(yáng)極電壓，夾斷點(diǎn)隨陽(yáng)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(shí)器件工作在恒流區(qū)。溝道的寬度可以通過(guò)調(diào)整P型重?fù)诫s區(qū)5的結(jié)深進(jìn)行調(diào)節(jié)，以便得到不同大小恒流值的器件。
[0052]實(shí)施例
[0053]本實(shí)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(fā)明的技術(shù)方案。
[0054]借助TSUPREM4及MEDICI仿真軟件對(duì)所提供的如圖2 (b)所示的SOI橫向恒流二極管元胞結(jié)構(gòu)進(jìn)行工藝仿真，仿真參數(shù)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?fù)诫s區(qū)注入劑量為4E15cnT2，注入能量為60keV，推結(jié)時(shí)間為60分鐘；N型重?fù)诫s區(qū)注入劑量為4E15cnT2，注入能量為60keV ；P型摻雜區(qū)注入劑量為4EIIcnT2，注入能量為60keV ;溝道長(zhǎng)度約為6 μπι ;P型重?fù)诫s區(qū)距離P型摻雜區(qū)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(fā)明實(shí)施例提供的SOI橫向恒流二極管通過(guò)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(guò)調(diào)節(jié)P型重?fù)诫s區(qū)5的結(jié)深進(jìn)行調(diào)節(jié)；當(dāng)達(dá)到飽和區(qū)后電流基本保持恒定，恒流特性較好。
[0056]圖5為本發(fā)明實(shí)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(fā)明實(shí)施例提供的SOI橫向恒流二極管制造過(guò)程中對(duì)應(yīng)的工藝仿真圖。其中，(I)為初始硅片；(2)為形成P型重?fù)诫s區(qū)；(3)為形成N型高摻雜區(qū)；(4)為形成P型摻雜區(qū)；
(5)為最后得到的器件。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種SOI橫向恒流二極管，由多個(gè)結(jié)構(gòu)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?fù)诫s區(qū)(5)、N型重?fù)诫s區(qū)(6)、氧化介質(zhì)層(7)、金屬陰極(8)、金屬陽(yáng)極(9)、P型摻雜區(qū)(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?fù)诫s區(qū)(5)、N型重?fù)诫s區(qū)(6)、P型摻雜區(qū)(10)位于N型輕摻雜硅(4)之中，所述P型重?fù)诫s區(qū)(5)位于N型重?fù)诫s區(qū)(6)和P型摻雜區(qū)(10)之間，所述P型重?fù)诫s區(qū)(5)和N型重?fù)诫s區(qū)(6)與金屬陰極⑶歐姆接觸，所述P型摻雜區(qū)(10)與金屬陽(yáng)極(9)形成歐姆接觸，所述P型重?fù)诫s區(qū)(5)和N型重?fù)诫s區(qū)(6)之間的N型輕摻雜硅(4)與金屬陰極⑶之間通過(guò)氧化介質(zhì)層(7)隔開(kāi)。
2.根據(jù)權(quán)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(yáng)極(9)可沿氧化介質(zhì)層(7)上表面延伸形成場(chǎng)板。
3.根據(jù)權(quán)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(dǎo)體材料為硅或碳化硅。
4.根據(jù)權(quán)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?fù)诫s區(qū)(6)和金屬陰極(8)共用，相鄰的P型摻雜區(qū)(10)和金屬陽(yáng)極(9)共用。
5.根據(jù)權(quán)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(yīng)變?yōu)橄喾吹膿诫s，即P型摻雜變?yōu)镹型摻雜的同時(shí)，N型摻雜變?yōu)镻型摻雜。
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(jìn)行P型重?fù)诫s區(qū)(5)注入前預(yù)氧，進(jìn)行窗口刻蝕；步驟2:進(jìn)行P型重?fù)诫s區(qū)(5)注入，然后進(jìn)行P型重?fù)诫s區(qū)(5)推結(jié)，刻蝕多余的氧化層； 步驟3:進(jìn)行N型重?fù)诫s區(qū)(6)注入前預(yù)氧，進(jìn)行窗口刻蝕； 步驟4:進(jìn)行N型重?fù)诫s區(qū)(6)注入，刻蝕多余的氧化層； 步驟5:進(jìn)行P型摻雜區(qū)(10)注入前預(yù)氧，進(jìn)行窗口刻蝕； 步驟6:進(jìn)行P型摻雜區(qū)(10)注入，刻蝕多余的氧化層，所述P型重?fù)诫s區(qū)(5)位于N型重?fù)诫s區(qū)(6)和P型摻雜區(qū)(10)之間； 步驟7:淀積前預(yù)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(yáng)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(jìn)行P型重?fù)诫s區(qū)(5)和P型摻雜區(qū)(10)注入前預(yù)氧，進(jìn)行窗口刻蝕； 步驟2:進(jìn)行P型重?fù)诫s區(qū)(5)和P型摻雜區(qū)(10)注入，刻蝕多余的氧化層； 步驟3:進(jìn)行N型重?fù)诫s區(qū)(6)注入前預(yù)氧，進(jìn)行窗口刻蝕； 步驟4:進(jìn)行N型重?fù)诫s區(qū)(6)注入，刻蝕多余的氧化層，所述P型重?fù)诫s區(qū)(5)位于N型重?fù)诫s區(qū)(6)和P型摻雜區(qū)(10)之間； 步驟5:淀積前預(yù)氧，淀積氧化物，致密，同時(shí)激活雜質(zhì)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(yáng)極(9)。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種SOI橫向恒流二極管及其制造方法，屬于半導(dǎo)體功率器件技術(shù)領(lǐng)域。所述SOI橫向恒流二極管由多個(gè)結(jié)構(gòu)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?fù)诫s區(qū)、N型重?fù)诫s區(qū)、氧化介質(zhì)層、金屬陰極、金屬陽(yáng)極、P型摻雜區(qū)；P型重?fù)诫s區(qū)位于N型重?fù)诫s區(qū)和P型摻雜區(qū)之間，P型重?fù)诫s區(qū)和N型重?fù)诫s區(qū)與金屬陰極歐姆接觸，P型摻雜區(qū)與金屬陽(yáng)極歐姆接觸，P型重?fù)诫s區(qū)和N型重?fù)诫s區(qū)之間的N型輕摻雜硅通過(guò)氧化介質(zhì)層與金屬陰極隔離。本發(fā)明采用SOI技術(shù)，可有效防止集成系統(tǒng)中襯底漏電流帶來(lái)的不利影響；同時(shí)采用雙載流子導(dǎo)電，增大了器件的電流密度，使器件的線性區(qū)更陡峭，夾斷電壓在5V以內(nèi)。
【IPC分類】H01L21-329, H01L29-06, H01L29-861
【公開(kāi)號(hào)】CN104638022
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510080894
【發(fā)明人】喬明, 于亮亮, 代剛, 何逸濤, 張波
【申請(qǐng)人】電子科技大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年5月20日
【申請(qǐng)日】2015年2月15日