極管ZR在對于曲線C12為接近2.9V的擊穿電壓BV處并且在對于曲線C13為接近1.3V的擊穿電壓BVl處變得高度導電。二極管ZR保持這個電壓為恒定，而無論電流強度如何，只要電流保持為大于接近5.10—12A。還可以通過將施加到柵極GTl的電壓GV設置到等于或者大于擊穿電壓BVl的電壓處來獲得曲線C13，例如設置到1.3V和1.5V之間的值。
[0039]如果柵極GTl的電壓從例如設置到OV的陽極電壓AV開始增加(曲線C12)，則獲得位于曲線C12和C13之間的具有基本上與曲線C12和C13相同的形狀的曲線。對曲線C12和曲線C13的對比顯示出施加在柵極GTl上的電壓從陽極電壓AV( S卩，0V)切換到電壓BVl使得二極管ZR的擊穿電壓從電壓BV降低到電壓BVl。
[0040]根據一個實施例，二極管ZR的擊穿電壓BV、BV1例如由電路CMD通過調整在陽極電壓AV和陰極電壓CV之間的施加到柵極GTl的電壓GV而得到控制。以這種方式，齊納二極管ZR可以用來產生可調整的參考電壓源或者具有可調整的設置點電壓的電壓調節(jié)器。
[0041]圖6描繪了根據另一個實施例的具有低擊穿電壓的齊納二極管ZR’。二極管ZR’與齊納二極管ZR的區(qū)別之處在于，其沒有包括由接觸焊盤⑶C、EDC、GTC形成的三個連接端子，而是由陰極CDC接觸焊盤和陽極EDC接觸焊盤形成的僅僅兩個接觸端子，柵極接觸焊盤GTC耦合到陰極接觸焊盤CDC。
[0042]圖6A描繪了經過齊納二極管ZR’的電流根據施加到陰極區(qū)域CDl的電壓CV、施加到陽極連接區(qū)域EDl的為零的電壓AV以及施加到區(qū)域SPC的也為零的電壓的變化的曲線C14。曲線C14基本上對應于圖5的曲線C13，齊納二極管ZR’具有擊穿電壓BVl。接觸焊盤⑶C和GTC之間的連接可以例如通過遮蓋陰極區(qū)域CDl和柵極GTl的單一接觸焊盤來獲得。
[0043]圖7描繪了根據一個實施例的齊納二極管ZR。在圖7中，柵極GTl將區(qū)域CDl、區(qū)域ADI與偏置區(qū)域EDI相隔離。溝槽ST11圍繞著包括區(qū)域CD 1、區(qū)±|^AD 1、柵極GTI以及區(qū)域EDI的區(qū)。一個或多個用于對襯底SUB進行偏置的區(qū)域SPl可以圍繞著由溝槽STIl界定的二極管ZR而形成。
[0044]圖8和圖9描繪了根據另一個實施例的齊納二極管ZR1。在圖8和圖9中，二極管ZRl包括具有第二導電類型(N+)的高摻雜的陰極區(qū)域CD2，該陰極區(qū)域CD2疊加在具有第一導電類型(P)的摻雜的陽極區(qū)域AD2上。區(qū)域⑶2、AD2形成在具有第二導電類型(N)的摻雜的阱NW中，該阱NW形成在襯底SUB中。
[0045]根據一個實施例，埋置柵極GT2形成在區(qū)域CD2、AD2中，從而與二極管ZRl的結區(qū)NPN相接觸。包括柵極GT2的區(qū)域⑶2、AD2通過淺溝槽隔離STI2與阱NW的其余部分相隔離。齊納二極管ZRl還包括在阱NW中的具有第二導電類型(N+)的高摻雜區(qū)域ED2，形成用于對阱NW進行偏置并且用于連接二極管ZRl的陽極的區(qū)域。阱NW通過淺溝槽隔離STI3與襯底SUB的其余部分相隔離。此外，襯底SUB包括具有第一導電類型(P+)的一個或多個高摻雜區(qū)域SPl，形成襯底SUB的偏置區(qū)域。齊納二極管ZRl還包括形成在區(qū)域⑶2上的陰極接觸焊盤⑶C、形成在區(qū)域ED2上的陽極接觸焊盤EDC以及形成在柵極GT2上的柵極接觸焊盤GTC。一個或多個偏置接觸SPC形成在襯底SUB偏置區(qū)域SPP上。
[0046]在圖9中，溝槽隔離STI2、STI3隔離三個區(qū)域，S卩，中間區(qū)域以及兩個側部區(qū)域，該兩個側部區(qū)域包括在中間區(qū)域的任意側上的陽極連接區(qū)域Η)2。中間區(qū)域包括柵極GT2以及在柵極的任意側上的陰極區(qū)域CD2。
[0047]圖10描繪了根據另一個實施例的具有可以與圖8中的相似的橫截面配置的齊納二極管ZR2。二極管ZR2包括疊加在陽極區(qū)域上的陰極區(qū)域⑶3，該陰極區(qū)域⑶3圍繞埋置柵極GT3，陰極區(qū)域⑶3被溝槽隔離STI4圍繞。二極管ZR2還包括陽極連接區(qū)域ED3，陽極連接區(qū)域ED3圍繞溝槽隔離STI4并且通過溝槽隔離STI5與襯底SUB相隔離。陰極區(qū)域⑶3和陽極連接區(qū)域ED3以及溝槽STI4和STI5具有八角形形狀。柵極GT3可以具有正方形形狀或者更為普遍地具有矩形形狀，或者甚至為八角形形狀。
[0048]圖11和圖12描繪了齊納二極管ZR3，其包括疊加在具有第一導電類型(P)的摻雜的陽極區(qū)域AD4上的具有第二導電類型(N+)的高摻雜的陰極區(qū)域CD4。區(qū)域CD4、AD4形成在阱NW中并且通過形成在圍繞著區(qū)域⑶4、AD4的溝槽中的埋置柵極GT4與阱NW的其余部分相隔離。陽極連接區(qū)域Η)4沿著柵極GT4的外部邊沿形成在阱NW中。阱NW通過圍繞著柵極GT4和陽極連接區(qū)域Η)4的溝槽隔離STI6與襯底SUB相隔離。
[0049]圖13描繪了根據另一個實施例的具有可以與圖11中的相似的橫截面配置的齊納二極管ZR4。二極管ZR4包括疊加在陽極區(qū)域上的陰極區(qū)域⑶5，該陰極區(qū)域CD5被埋置柵極GT5圍繞，柵極GT5被陽極連接區(qū)域ED5圍繞。二極管ZR4還包括將陽極連接區(qū)域ED5和阱NW與襯底SUB相隔離的淺溝槽隔離STI7。陰極區(qū)域CD5和陽極連接區(qū)域ED5以及柵極GT5和溝槽STI7具有八角形形狀。
[0050]本領域的技術人員將會理解的是，本實用新型允許有各種可替代的實施例和各種應用。特別地，本實用新型并不限于所提出的齊納二極管的不同區(qū)域的形狀。除了所描述的矩形和八角形形狀之外的形狀可以被考慮用于齊納二極管的不同區(qū)域。由此，圓形和正方形形狀以及其他多邊形形狀可以被考慮用于這些區(qū)域。
[0051]此外，在所有上面所討論的實施例中，形成齊納二極管的不同區(qū)域的摻雜的導電類型可以反轉。由此，圖14描繪了具有二極管ZR的形狀的齊納二極管ZR5，其形成在具有第一導電類型(P)的摻雜的阱PW中，阱PW形成在通過在襯底SUB中深度地注入具有第二導電類型(N)的摻雜劑而形成的阱NO中。如上，阱PW通過溝槽隔離STI8與阱NO相隔離。阱NO可以通過淺溝槽隔離STI9與襯底SUB相隔離。二極管ZR5包括埋置在阱PW中的垂直柵極GT6。在圖14的例子中，柵極GT6通過溝槽隔離STI8在一側上界定具有第一導電類型(P+)的高摻雜陰極區(qū)域⑶6，該陰極區(qū)域⑶6疊加在具有第二導電類型(N)的陽極區(qū)域AD6上。柵極GT6通過溝槽隔離STI8在另一側上界定具有第一導電類型(P+)的高摻雜陽極連接區(qū)域ED6。區(qū)域⑶6和區(qū)域ED6由各自的接觸焊盤CDC和接觸焊盤EDC加蓋。阱NO通過具有第二導電類型(N+)的每一個都由偏置接觸焊盤SNC加蓋的高摻雜偏置區(qū)域SNC而偏置(接地)。應當注意的是，齊納二極管ZR5通過對陰極接觸焊盤CDC施加比施加到偏置接觸焊盤EDC用于對阱PW進行偏置的電壓更低的電壓而被反向偏置。
[0052]此外，毋庸置疑的是，上面所描述的各種實施例可以以不同的方式進行組合，而同時仍然處于本實用新型的框架內。
【主權項】
1.一種齊納二極管，其特征在于，包括: 具有第一導電類型的陰極區(qū)域，形成在具有第二導電類型的半導體襯底的表面上，具有所述第二導電類型的陽極區(qū)域，形成在所述陰極區(qū)域之下，所述陰極區(qū)域和所述陽極區(qū)域通過溝槽隔離與襯底的其余部分相隔離，以及 第一導電區(qū)域，被配置為當其經受足夠的電壓時生成與所述陰極區(qū)域和所述陽極區(qū)域之間的界面相垂直的第一電場， 其特征在于，所述齊納二極管包括第二導電區(qū)域，所述第二導電區(qū)域被配置為當其經受足夠的電壓時生成與所述陰極區(qū)域和所述陽極區(qū)域之間的界面相平行的第二電場。2.根據權利要求1所述的齊納二極管，其特征在于，所述第二導電區(qū)域包括埋置柵極，所述埋置柵極僅通過該柵極的電介質層與所述陽極區(qū)域相分離。3.根據權利要求1和2中的一項所述的齊納二極管，其特征在于，包括: 形成在襯底中的具有所述第一導電類型的阱，所述陰極區(qū)域形成在所述阱的表面上，并且所述陽極區(qū)域在所述阱中形成在所述陰極區(qū)域之下，以及 具有所述第一導電類型的陽極連接區(qū)域，形成在所述阱的表面上并且與所述陰極區(qū)域相隔咼。4.根據權利要求3所述的齊納二極管，其特征在于，所述阱通過淺溝槽與所述襯底相隔離。5.根據權利要求2所述的齊納二極管，其特征在于，所述柵極形成在所述陰極區(qū)域和陽極連接區(qū)域之間。6.根據權利要求2所述的齊納二極管，其特征在于，所述柵極圍繞所述陰極區(qū)域和所述陽極區(qū)域。7.根據權利要求2所述的齊納二極管，其特征在于，所述柵極形成在所述陰極區(qū)域和所述陽極區(qū)域中。8.根據權利要求2所述的齊納二極管，其特征在于，所述柵極具有八角形或矩形形狀。9.根據權利要求1和2中的一項所述的齊納二極管，其特征在于，所述第一導電區(qū)域和所述第二導電區(qū)域是互連的。10.—種電路，其特征在于，包括根據權利要求1到9中的一項所述的齊納二極管。
【專利摘要】本實用新型涉及齊納二極管和電路。提供一種齊納二極管，包括：具有第一導電類型的陰極區(qū)域(CD1)，形成在具有第二導電類型的半導體襯底(SUB)的表面上；具有第二導電類型的陽極區(qū)域(AD1)，形成在所述陰極區(qū)域之下，所述陰極區(qū)域和所述陽極區(qū)域通過溝槽隔離(STI1)與襯底的其余部分相隔離；第一導電區(qū)域(CDC,EDC,ED1)，被配置為當其經受足夠的電壓時生成與所述陰極區(qū)域和所述陽極區(qū)域之間的界面相垂直的第一電場；以及第二導電區(qū)域(GT1,GTC)，被配置為當其經受足夠的電壓時生成與所述陰極區(qū)域和陽極區(qū)域之間的界面相平行的第二電場。根據本實用新型的方案，可以提供能夠進行擊穿電壓調節(jié)的齊納二極管和相關電路。
【IPC分類】H01L29/866, H01L29/06
【公開號】CN205177856
【申請?zhí)枴緾N201520964609
【發(fā)明人】R·西莫拉, P·弗納拉
【申請人】意法半導體(魯塞)公司
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2015年11月26日