恒流二极管的制作方法和恒流二极管与流程

本发明涉及半导体器件技术，尤其涉及一种恒流二极管的制作方法和恒流二极管。

背景技术：

在电子电路中，恒流二极管是二极管家族中非常重要的元器件，在测量、通讯、LED驱动等多种领域中都有很广泛的应用。在实际生产中，为了保证良品率，恒流二极管的电流均匀性是一个非常重要的指标。

图1是一种恒流二极管的结构示意图，其中，该恒流二极管包括：衬底600、外延层601、金属层602以及高掺杂的N+层603。制作该恒流二极管时，在形成衬底600和外延层601后，首先在外延层601表面形成一层氧化层，并对氧化层进行光刻形成沟槽刻蚀的掩膜，在光刻后的氧化层的掩蔽下，制作第一沟槽61和第二沟槽62，进一步在第一沟槽61和第二沟槽62中涂光刻胶，在经过光刻工艺后，通过离子注入形成N+层603，最后，在第一沟槽61和第二沟槽62中形成金属层602。

但是现有技术中，由于要先形成沟槽，然后形成N+层，因此需要在沟槽内涂抹光刻胶，但在沟槽内涂胶难度很大，容易出现在涂胶的过程中产生气泡、涂胶不均匀等问题，降低器件的产出良率。

技术实现要素：

本发明提供一种恒流二极管的制作方法，以解决现有技术制作恒流二极管需要在沟槽内涂抹光刻胶，容易出现在涂胶的过程中产生气泡、涂胶不均匀，造成器件产品良率降低的问题。

本发明一方面提供一种恒流二极管的制作方法，包括：在基底的表面形成第一掩膜层；以所述第一掩膜层为掩膜，对所述基底进行离子注入，形成离子注入层；在所述离子注入层的上方形成第二掩膜层；去除所述第一掩膜层；以所 述第二掩膜层为掩膜，对所述基底进行刻蚀，形成沟槽；在所述沟槽中形成金属层。

本发明另一方面提供一种根据前述恒流二极管的方法制作的恒流二极管。

由上述技术方案可知，本发明提供的恒流二极管的制作方法和恒流二极管，首先在第一掩膜层的阻挡下对基底进行离子注入形成离子注入层，然后刻蚀沟槽，通过第二掩膜层将需要刻蚀沟槽的区域保护起来，从而避免了现有技术要在深沟槽内涂抹光刻胶这一步骤，提升了产品的良率。

附图说明

图1为现有技术中的恒流二极管结构意图；

图2为本发明一实施例提供的的恒流二极管制作方法的流程图；

图3A-3H为本发明一实施例提供的恒流二极管的各个步骤的结构示意图。

附图标记：

600-衬底； 601-外延层； 602-金属层；

603-N+层； 61-第一沟槽； 62-第二沟槽；

1-基底； 3-第一氧化层； 4-第一浅沟槽；

2-第一掩膜层； 11-衬底； 12-外延层；

5-离子注入层； 6-第二掩膜层； 7-沟槽；

8-量子阱； 9-金属层； 10-介质层

具体实施方式

实施例一

本实施例提供一种恒流二极管的制作方法。如图2所示，图2为本发明实施例一的恒流二极管制作方法的流程图，该恒流二极管的制作方法包括：

步骤101，在基底的表面形成第一掩膜层。

具体的，基底可以包括衬底和通过外延工艺形成的外延层，起到对整个器件的支撑作用。其中，第一掩膜层可以通过化学气相沉积形成的。

步骤102，以第一掩膜层为掩膜，对基底进行离子注入，形成离子注入层。

由于有第一掩膜层的阻挡和保护，因此，第一掩膜层的下方不会形成离 子注入层。

步骤103，在离子注入层的上方形成第二掩膜层。

为了在下一步的沟槽刻蚀工艺保护离子注入层，因此在离子注入层的上方形成第二掩膜层，第二掩膜层可以通过化学气相沉积的方式，也可以通过对基底进行氧化，从而形成第二掩膜层。

步骤104，去除第一掩膜层。

例如采用刻蚀的方式去除第一掩膜层。

步骤105，以第二掩膜层为掩膜，对基底进行刻蚀，形成沟槽。

步骤106，在沟槽中形成金属层。

本实施例提供的恒流二极管的制作方法中，首先在第一掩膜层的阻挡下对基底进行离子注入形成离子注入层，然后刻蚀沟槽，通过第二掩膜层将不需要刻蚀沟槽的区域保护起来，避免了由于在深沟槽内涂抹光刻胶造成的问题，提升了产品的良率。

实施例二

如图3A至3H所示，图3A-3H为制作恒流二极管各步骤的结构示意图。

其中，在基底1的表面形成第一氧化层3，第一氧化层3可以是通过直接对基底1进行氧化后形成的，也可以是通过化学气相沉积在基底表面形成的，其中，第一氧化层3的厚度优选为3000埃，第一掩膜层2可以为二氧化硅。进一步的，如图3A所示，对第一氧化层3进行光刻，刻蚀形成第一浅沟槽4，在第一浅沟槽4内以及第一氧化层3表面化学气相沉积掩膜层(图中未示出)。

如图3B所示，对该掩膜层进行回刻，形成第一掩膜层2，当然也可以采用表面平坦化的方式，例如对掩膜层进行化学机械抛光进而形成第一掩膜层2，其中，第一掩膜层2的上表面可以与第一氧化层3的上表面齐平。

进一步的，如图3C所示，采用湿法刻蚀去除第一氧化层3，当然也可以采用干法刻蚀去除第一氧化层3，此时即形成了图3C所示的第一掩膜层2，通过第一掩膜层2定义了后续步骤中离子注入层的注入区域。

在基底1的表面形成第一掩膜层2，其中，基底包括衬底11和外延层12。具体的，外延层12为硅外延层，第一掩膜层2为氮化硅层或三氧化二铝层，衬底11和外延层12的离子类型相同，可以为N型，也可以为P型，本实施例中，优选为N型衬底11和N型外延层12，其中外延层12中掺杂有杂质，杂质可以为锑或砷。

进一步的，如图3D所示，以第一掩膜层2为掩膜，对基底1进行离子注入，形成离子注入层5，其中，离子注入层5的离子注入浓度为1×10¹⁵原子/立方厘米至8×10¹⁵原子/立方厘米，加热温度850℃-950℃，加热时间为20分钟-40分钟之间，可选的，离子注入浓度为5×10¹⁵原子/立方厘米，加热温度为900℃，加热时间为30分钟。离子注入层5注入的离子类型与外延层12的离子类型相同，若外延层12为N型离子，则离子注入层5为N+层，即高掺杂的N型离子注入层。

如图3E所示，在离子注入层5的上方形成在第二掩膜层6，第二掩膜层6的厚度为2500埃至3500埃。具体的，可以在离子注入层5的上方化学气相沉积第二掩膜层6。第二掩膜层6的厚度可以根据实际需要进行设置。

或者，可替换的，形成第二掩膜层6的具体方式可以通过对基底1进行氧化形成，即第二掩膜层6可以为氧化层，具体的，在对基底1进行氧化时，由于在基底1中已经形成离子注入层5，若对基底1进行氧化的温度过高，则会影响离子注入层5的PN结分布，因此，氧化的温度应大于600℃并小于等于900℃。其中，若基底1为硅基底，对硅基底表层的硅外延层12进行氧化，生成二氧化硅层。

如图3F所示，去除第一掩膜层2，以第二掩膜层6为掩膜，对基底1进行刻蚀，形成沟槽7。

其中，可以采用湿法刻蚀去除第一掩膜层2，也可以采用干法刻蚀去除第一掩膜层2。若第一掩膜层2为氮化硅层，由于湿法刻蚀对氮化硅的选择比高，可以更好的去除第一掩膜层2，并保证第二掩膜层6不被刻蚀，因此优选为湿法刻蚀去除第一掩膜层2。在去除第一掩膜层2之后，继续对基底1进行刻蚀，形成深度为2微米至5微米的沟槽7，可选地，沟槽7的深度为4微米。

如图3G所示，对沟槽7进行离子注入并进行加热，形成量子阱8，量子阱8的厚度0.5um-5um之间，量子阱8的厚度随着加热时间的增长而增大，其中，量子阱8的厚度可以根据实际器件的需求而进行更改。量子阱8的离子类型与衬底11的离子类型相反。对量子阱8进行高温加热的目的是为了使量子阱8与衬底11之间形成离子键，其中，高温加热的温度在300℃-2000℃，优选为1000℃-1200℃，加热时间为10-60分钟，高温加热的温度和时间可以根据恒流二极管的产品要求进行更改。若恒流二极管为发光二极管，则注入量子阱8可以提高二极管的发 光强度。

如图3H所示，去除第二掩膜层6。具体的，可以在形成量子阱8之后，去除第二掩膜层6，当然，也可以在形成量子阱8之前就去除第二掩膜层6，去除第二掩膜层6采用干法或者湿法工艺去除均可。进一步的，在沟槽7中形成金属层9，并在离子注入层5的表面形成介质层10。具体的，采用化学气相沉积在沟槽7中沉积金属层9，金属层9用于与外延层12及作为器件源极的离子注入层5之间的连接，采用溅射和蒸发在离子注入层5的表面形成介质层10。在此之后形成的其他后段结构均与现有技术的工艺相同，在此不再赘述。

本实施例提供的恒流二极管的制作方法中，本实施例提供的恒流二极管的制作方法中，首先在第一掩膜层的阻挡下对基底进行离子注入形成离子注入层，然后刻蚀沟槽，通过第二掩膜层将不需要刻蚀沟槽的区域保护起来，避免了由于在深沟槽内涂抹光刻胶造成的问题，提升了产品的良率。

此外，需要说明的是，现有技术的恒流二极管的制作方法中，需要进行多次光刻工艺，尤其在形成离子注入层时，需要进行光刻对准，因此存在离子注入层偏移的，从而影响器件的均匀性，而本申请避免了现有技术中在制作离子注入层时要对深沟槽内涂胶，进而采用光刻工艺进行曝光显影来定义离子注入层的区域，减少了光刻工艺的次数，降低了器件制造的成本，并且在第一掩膜层2的保护与阻挡下利用自身对准即可形成离子注入层5，无需进行光刻对准，从而不存在离子注入层5偏移的问题，提高了恒流二极管的电流均匀性。

实施例三

本发明的又一实施例还提供了一种恒流二极管，具体结构如图3H所示，该恒流二极管利用如上述实施例中所提供的恒流二极管的制作方法进行制造，具体请参见上述实施例中对于该制作方法的描述，在此不再赘述。

本实施例提供的恒流二极管由于采用了上述实施例的制作方法，离子注入层是首先在第一掩膜层的阻挡下对基底进行离子注入形成的，然后刻蚀沟槽，通过第二掩膜层将不需要刻蚀沟槽的区域保护起来，避免了由于在深沟槽内涂抹光刻胶造成的问题，提升了产品的良率。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术 人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。