三端自带防护功能的垂直型恒流器件及其制造方法与流程

文档序号:11955947阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种三端自带防护功能的垂直型恒流器件,其特征在于:包括垂直型恒流二极管和瞬态电压抑制二极管两部分;

所述垂直型恒流二极管包括金属阳极、金属阳极上方的重掺杂的N型衬底、重掺杂的N型衬底上方的第一轻掺杂N型外延层、两个关于垂直型恒流二极管部分中心对称的第一P型区、位于第一轻掺杂N型外延层上方且位于两个第一P型区之间的第二重掺杂N型外延层、设置在第二重掺杂N型外延层上表面的第一N型重掺杂区、覆盖第二重掺杂N型外延层和第一P型区的上表面的第一金属阴极;所述第一P型区从硅和二氧化硅的界面垂直贯穿第二重掺杂N型外延层并延伸到第一轻掺杂外延层中;所述第一金属阴极为沟槽形状,两端的沟槽延伸至第一P型区内,第一N型重掺杂区和第一金属阴极形成欧姆接触;

所述的瞬态电压抑制二极管包括金属阳极、金属阳极上方的重掺杂的N型衬底、重掺杂的N型衬底上方的第一轻掺杂N型外延层、位于第一轻掺杂N型外延层上方的第二重掺杂N型外延层、位于垂直型恒流二极管部分外侧且在第二重掺杂N型外延层内部的第二P型区、覆盖于第二重掺杂N型外延层上表面的氧化层、氧化层上表面的竖直方向与第二P型区对齐的第二金属阴极,所述的第二P型区从硅和二氧化硅的界面垂直贯穿第二重掺杂外延层并延伸至第一轻掺杂N型外延层中,所述的第二金属阴极为沟槽形状,第二金属阴极垂直贯穿氧化层并延伸至第二P型区内部。

2.根据权利要求1所述的三端自带防护功能的垂直恒流器件,其特征在于:所述垂直型恒流器件接入LED驱动电路的方式为:金属阳极与市电经整流桥整流后的输出端相连,第一金属阴极接LED灯串的输入端,第二金属阴极与LED灯串输出端相接,构成一个瞬态电压抑制二极管与恒流二极管和LED灯串并联的电路。

3.根据权利要求1所述的三端自带防护功能垂直型恒流器件,其特征在于:第一轻掺杂N型外延层和第二重掺杂N型外延层的掺杂浓度相同,即等效于单次外延工艺;或采用多次外延工艺形成更多的外延层结构。

4.据权利要求1所述的三端自带防护功能垂直型恒流器件,其特征在于:在恒流二极管第一P型区和第二P型区采用不同的版次得到不一样的结深和掺杂浓度。

5.根据权利要求1所述的三端自带防护功能的垂直型恒流器件,其特征在于:器件所用半导体材料为硅或碳化硅。

6.根据权利要求1所述的三端自带防护功能的垂直型恒流器件,其特征在于:第一P型区的表面设有第四P型重掺杂区,所述第一金属阴极两端的沟槽延伸至第四P型重掺杂区中。

7.根据权利要求6所述的三端自带防护功能的垂直型恒流器件,其特征在于:所述第二P型区表面设有第三P型重掺杂区,第二金属阴极贯穿氧化层并延伸至第三P型重掺杂区中。

8.根据权利要求1至5任意一项所述的三端自带防护功能的垂直型恒流器件的制造方法,其特征在于包括以下步骤:

步骤1:采用重掺杂N型硅片作为衬底,在其上表面进行一次外延形成第一轻掺杂N型外延层;

步骤2:进行第二次外延,在第一轻掺杂N型外延层上形成第二重掺杂N型外延层;

步骤3:在第二重掺杂N型外延层上表面生长一层场氧化层,形成电极及场限环槽刻蚀的阻挡层;

步骤4:刻蚀窗口内场氧化层,在第二重掺杂N型外延层上表面湿法刻蚀第一金属阴极和第二金属阴极并使二者延伸至第二重掺杂N型外延层内部,刻蚀掉整个硅片场氧;

步骤5:进行第一P型区、第二P型区的注入前预氧;

步骤6:进行第一P型区、第二P型的注入,然后进行第一P型区、第二P型区推结,第一P型区、第二P型区分别与第一金属阴极、第二金属阴极连接;

步骤7:淀积前预氧,淀积金属前介质;

步骤8:欧姆孔刻蚀,淀积铝金属;

步骤9:刻蚀金属,形成金属阴极和终端场限环场板;

步骤10:淀积钝化层,刻PAD孔;

步骤11:重掺杂N型硅片下表面形成金属阳极。

9.根据权利要求7所述的三端自带防护功能的垂直型恒流器件的制造方法,其特征在于包括如下步骤:

步骤1:采用重掺杂N型硅片作为衬底,在其上表面进行一次外延形成第一轻掺杂N型外延层;

步骤2:进行第二次外延,在第一轻掺杂N型外延层上形成第二重掺杂N型外延层;

步骤3:在第二重掺杂N型外延层上表面生长一层场氧化层,形成电极及场限环槽刻蚀的阻挡层;

步骤4:刻蚀窗口内场氧化层,在第二重掺杂N型外延层上表面湿法刻蚀第一金属阴极和第二金属阴极并使二者延伸至第二重掺杂N型外延层内部,刻蚀掉整个硅片场氧;

步骤5:进行第一P型区、第二P型区、第三P型重掺杂区和第四P型重掺杂区注入前预氧;

步骤6:进行第一P型区、第二P型区、第三P型重掺杂区、第四P型重掺杂区的注入,然后进行第一P型区、第二P型区推结,第四P型重掺杂区、第三P型重掺杂区分别第一金属阴极、第二金属阴极连接;

步骤7:淀积前预氧,淀积金属前介质;

步骤8:欧姆孔刻蚀,淀积铝金属;

步骤9:刻蚀金属,形成金属阴极和终端场限环场板;

步骤10:淀积钝化层,刻PAD孔;

步骤11:重掺杂N型硅片下表面形成金属阳极。

10.根据权利要求8所述的三端自带防护功能的垂直型恒流器件的制造方法,其特征在于:重掺杂的N型衬底的电阻率为0.015,第一P型区注入剂量为4×1015cm-2,结深为8微米;第二P型区的注入剂量为3×1016cm-2,结深为8微米;第一轻掺杂N型外延层的注入剂量为1.2×1015cm-2;第二重掺杂N型外延层的注入剂量为2.5×1015cm-2

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