[发明专利]齐纳二极管及其制作方法

说明书

本发明提供一种齐纳二极管及其制作方法，包括：于衬底上形成电场阻挡层；于衬底上形成图形掩膜，图形掩膜具有显露部分电场阻挡层的第一窗口；去除第一窗口内的电场阻挡层；于衬底中形成第一导电类型掺杂区及第二导电类型掺杂区；于第一窗口的侧壁形成侧墙结构，以将第一窗口限制为第二窗口；基于第二窗口进行第一导电类型离子注入，以在第一导电类型掺杂区与第二导电类型掺杂区之间自对准形成第一导电类型连接区，其中，第一导电类型连接区的掺杂浓度大于第一导电类型掺杂区的掺杂浓度。本发明工艺稳定且成本较低，且能有效避免PN结的弧面结电场的剧增，从而通过局部增加PN结的平面结区域的浓度，可有效降低击穿电压，获得更好的击穿特性。

技术领域

本发明属于半导体器件设计及制造领域，特别是涉及一种齐纳二极管及其制作方法。

背景技术

在正常情况下，反向偏置PN结中只有很小的电流。该泄漏电流保持恒定，直到反向电压超过某个值。在此值之后，PN结突然开始具有大电流传导。这种突然和显着的反向传导是反向击穿，如果没有外部措施限制电流，可能会对器件造成损坏。反向击穿通常设定固态器件的最大工作电压。

导致反向击穿的一种机制是雪崩多重现象。在反向偏置PN结时，随着偏压的增加，耗尽区域变宽，但不足以阻止电场强化。强大的电场以非常高的速度加速一些载流子穿过耗尽区。当这些载流子与晶体中的原子碰撞时，会撞击松散的价电子并产生额外的载流子。因为载体可以通过撞击产生额外的数千个外部载流子，就像雪球会产生雪崩一样，因此这个过程被称为雪崩多重现象。

反向击穿的另一种机制是隧道效应。隧道效应是一种量子机制过程，其原理时粒子在任何障碍物中都可以移动一小段距离。如果耗尽区足够薄，则载流子可以通过隧穿跳过。隧穿电流主要由耗尽区的宽度和PN结上的电压差决定。由隧道效应引起的反向击穿称为齐纳击穿。

PN结的反向击穿电压主要取决于耗尽区的宽度。耗尽区越宽，所需的击穿电压越高。如前所述，掺杂越轻，耗尽区越宽，击穿电压越高。当击穿电压小于5伏时，耗尽区太薄，主要是齐纳击穿。当击穿电压高于5伏时，主要是雪崩击穿。设计用于反向导通状态的PN二极管根据主导工作机制称为齐纳二极管或雪崩二极管。齐纳二极管的击穿电压小于5伏，而雪崩二极管的击穿电压高于5伏。

实际上，PN结的击穿电压不仅与其掺杂特性有关，而且与其几何形状有关。现有技术中对于N+型掺杂区/P型掺杂区的二极管，为了降低击穿电压通常采用整体增加P型掺杂区的注入剂量，这样就会导致PN结的弧面结的浓度升高，其电场急剧增加，从而导致漏电升高而无法有效的降低其击穿电压。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种齐纳二极管及其制作方法，用于解决现有技术中齐纳二极管结构的击穿电压偏高，如果通过增加浓度来降低二极管的击穿电压会导致弧面结的电场升高，从而导致漏电增加而不能有效降低其击穿电压的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种齐纳二极管的制作方法，所述制作方法包括步骤：提供一衬底，于所述衬底上形成电场阻挡层；于所述衬底上形成图形掩膜，所述图形掩膜具有显露部分所述电场阻挡层的第一窗口；刻蚀去除所述第一窗口内的电场阻挡层，以显露所述衬底；通过所述第一窗口于所述衬底中形成第一导电类型掺杂区及位于所述第一导电类型掺杂区内的第二导电类型掺杂区；于所述第一窗口的侧壁形成侧墙结构，以将所述第一窗口限制为第二窗口；基于所述第二窗口向所述衬底进行第一导电类型离子注入，以在所述第一导电类型掺杂区与所述第二导电类型掺杂区之间自对准形成第一导电类型连接区，其中，所述第一导电类型连接区的掺杂浓度大于所述第一导电类型掺杂区的掺杂浓度。

可选地，于所述衬底上形成图形掩膜包括：于所述衬底上依次沉积二氧化硅层和氮化硅层；于所述衬底上形成光刻胶层，并通过光刻工艺于所述光刻胶中形成光刻窗口；通过所述光刻窗口刻蚀所述氮化硅层和二氧化硅层，以在所述氮化硅层和二氧化硅层中形成显露部分所述电场阻挡层的第一窗口；去除所述光刻胶层，以形成所述图形掩膜。