[发明专利]一种恒流二极管结构及其形成方法

说明书

本发明提供了一种恒流二极管结构及其形成方法，在N型外延层中增设P型发射区，N型源区、P型栅极区、N型外延层、N型漏区组成恒流二极管，P型衬底、N型外延层和P型发射区组成PNP三极管，由此，单位面积电流大幅提高，并且器件的温度稳定性和均匀性较好。

技术领域

本发明属于半导体技术领域，尤其涉及一种恒流二极管结构及其形成方法。

背景技术

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(Junction Field-Effect Transistor，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，其中，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N型外延层11与P型衬底10相连。然而，发明人发现，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N型外延层110厚度、N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。

发明内容

本发明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。

本发明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。

本发明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，本发明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N型外延层；

形成于所述N型外延层中的P型栅极区、N型源区、N型漏区、P型发射区以及P型隔离；以及

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、N型外延层和P型发射区组成PNP三极管，所述N型源区、P型栅极区、N型外延层、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，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N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，所述P型隔离穿透所述N型外延层与所述P型衬底相连。

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。