CN104638020A - 一种基于外延的垂直型恒流二极管及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种基于外延的垂直型恒流二极管及其制造方法，属于半导体功率器件技术领域。所述基于外延的垂直型恒流二极管包括依次连接的元胞结构和终端结构，所述元胞结构由多个结构相同并依次连接的元胞组成，所述终端结构由截止环和多个依次连接的场限环组成。本发明基于外延的垂直型恒流二极管采用与外延层掺杂类型相反的P型掺杂半导体材料作为衬底，使得所述垂直型恒流二极管的电流为空穴电流和电子电流两种载流子电流，增大了器件的电流密度；同时衬底辅助耗尽导电沟道区，削弱了引入PN结带来的夹断电压增加的缺陷，使器件的线性区更加陡峭。

Description

一种基于外延的垂直型恒流二极管及其制造方法

技术领域

本发明属于半导体功率器件技术领域，具体涉及一种基于外延的垂直型恒流二极管及其制造方法。

背景技术

恒流源是一种常用的电子设备和装置，在电子线路中使用相当广泛。恒流源用于保护整个电路，即使出现电压不稳定或负载电阻变化很大的情况，都能确保供电电流的稳定。恒流二极管(CRD，Current Regulative Diode)是一种半导体恒流器件，即用二极管作为恒流源代替普通的由晶体管、稳压管和电阻等多个元件组成的恒流源，目前恒流二极管的输出电流在几毫安到几十毫安之间，可直接驱动负载，实现了电路结构简单、器件体积小、器件可靠性高等目的。另外恒流二极管的外围电路非常简单，使用方便，已广泛应用于自动控制、仪表仪器、保护电路等领域。但是，目前恒流二极管的击穿电压高位普遍为30～100V，因此存在击穿电压较低的问题，同时能提供的恒定电流也较低。

发明内容

本发明提出了一种基于外延的垂直型恒流二极管及其制造方法，本发明所述基于外延的垂直型恒流二极管采用与外延层掺杂类型相反的P型掺杂半导体材料作为衬底，使得恒流二极管的电流为空穴电流和电子电流两种载流子电流，增大了器件的电流密度；并且采用衬底辅助耗尽导电沟道区，降低了夹断电压，削弱了引入PN结带来的夹断电压增加的问题，且器件的线性区更加陡峭。

本发明的技术方案如下：

一种基于外延的垂直型恒流二极管，包括依次连接的元胞结构和终端结构，所述元胞结构由多个结构相同并依次连接的元胞组成，所述元胞包括轻掺杂的P型衬底1、第一轻掺杂N型外延层2、第一金属阴极3、第一N+重掺杂区4、第一P+型扩散区5、第二较高掺杂N型外延层6、金属阳极8；所述第一轻掺杂N型外延层2位于轻掺杂的P型衬底1之上，所述第二较高掺杂N型外延层6位于第一轻掺杂N型外延层2之上，所述第一P+型扩散区5为两个并分别位于元胞的两端，所述第一P+型扩散区5贯穿第二较高掺杂N型外延层6并延伸至第一轻掺杂N型外延层2中，所述第一N+重掺杂区4设置在两个第一P+型扩散区5之间并嵌入位于两个第一P+型扩散区5之间的第二较高掺杂N型外延层6的上表面，所述第一金属阴极3覆盖第一N+重掺杂区4和第一P+型扩散区5，所述第一金属阴极3为沟槽形状，两端的沟槽延伸至第一P+型扩散区5中，所述金属阳极8与轻掺杂的P型衬底1下表面连接，第一N+重掺杂区4和第一金属阴极3形成欧姆接触；

所述终端结构由截止环和多个依次连接的场限环组成，所述场限环包括轻掺杂的P型衬底1、第一轻掺杂N型外延层2、第二金属阴极31、第二P+型扩散区51、第二较高掺杂N型外延层6、氧化层7、金属阳极8；所述第一轻掺杂N型外延层2位于轻掺杂的P型衬底1之上，所述第二较高掺杂N型外延层6位于第一轻掺杂N型外延层2之上，所述第二P+型扩散区51贯穿第二较高掺杂N型外延层6并延伸至第一轻掺杂N型外延层2中，两个场限环的第二P+型扩散区51之间有一定间距，所述第二金属阴极31为沟槽形状，沟槽贯穿氧化层7并延伸至第二P+型扩散区51中；所述截止环包括嵌入第二较高掺杂N型外延层6端部上表面的第二N+重掺杂区41，第二N+重掺杂区41上表面覆盖氧化层7，所述元胞结构、场限环和截止环之间有一定间距。

进一步地，上述基于外延的垂直型恒流二极管中第二较高掺杂N型外延层6和第一轻掺杂N型外延层2的浓度相同。

进一步地，所述终端结构中各场限环的宽度相同。

进一步地，所述终端结构中各场限环的间距相等。

进一步地，所述基于外延的垂直型恒流二极管所用半导体材料为硅或者碳化硅等。

进一步地，所述基于外延的垂直型恒流二极管中各掺杂类型可相应变为相反的掺杂，即P型掺杂变为N型掺杂的同时，N型掺杂变为P型掺杂。

进一步地，所述第二金属阴极31沿氧化层7上表面延伸形成场板，金属场板的有无由耐压要求决定，其长度也可根据具体耐压要求调节。场限环的宽度、金属场板长度、场限环间距以最后一个场限环到截止环的距离可根据具体耐压要求调节。

进一步地，所述基于外延的垂直型恒流二极管的第二较高掺杂N型外延层6的浓度和深度、元胞10₍₁₎、10_(2)...10_(e)的数目e、场限环12₍₁₎、12₍₂₎...12_(i)的数目i及最后一个元胞距第一个场限环的距离11、最后一个场限环到截止环的距离13可根据具体耐压及夹断电压的要求调解，大大增加了器件设计的灵活性。

上述基于外延的垂直型恒流二极管的制造方法，包括以下步骤：

步骤1：采用P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2；

步骤2：进行第二次外延，在第一轻掺杂N型外延层2上形成第二较高掺杂N型外延层6；

步骤3：在第二较高掺杂N型外延层6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，在第二较高掺杂N型外延层6上表面湿法刻蚀硅第一金属阴极3、第二金属阴极31和场限环的槽，第一金属阴极3和第二金属阴极31延伸第二较高掺杂N型外延层6内部，刻蚀掉整个硅片场氧；

步骤5：进行第一P+型扩散区5和第二P+型扩散区51注入前预氧，光刻元胞和场限环P+窗口；

步骤6：进行第一P+型扩散区5和第二P+型扩散区51注入，注入剂量根据不同电流能力调节，然后进行第一P+型扩散区5和第二P+型扩散区51推结，第一P+型扩散区5和第二P+型扩散区51分别与第一金属阴极3和第二金属阴极31连接并延伸至第一轻掺杂N型外延层2中；

步骤7：刻蚀多余的氧化层，进行第一N+重掺杂区4和第二N+重掺杂区41注入前预氧，光刻N+窗口；

步骤8：进行第一N+重掺杂区4和第二N+重掺杂区41注入，元胞第一N+重掺杂区4和截止环第二N+重掺杂区41同时形成，刻蚀多余的氧化层，第一N+重掺杂区4位于两个第一P+型扩散区5之间且上表面与第一金属阴极3的下表面连接、下表面与第二较高掺杂N型外延层6连接，第二N+重掺杂区41位于第二较高掺杂N型外延层6的端部；

步骤9：淀积前预氧，淀积金属前介质；

步骤10：欧姆孔刻蚀，淀积铝金属；

步骤11：刻蚀金属，形成金属阴极和终端场限环场板；

步骤12：淀积钝化层，刻PAD孔；

步骤13：P型硅片下表面形成金属阳极8。

本发明的有益效果为：

1、本发明所述基于外延的垂直型恒流二极管采用与外延层掺杂类型相反的P型掺杂半导体材料作为衬底，使得所述垂直型恒流二极管的电流为空穴电流和电子电流两种载流子电流，增大了器件的电流密度；同时衬底辅助耗尽导电沟道区，削弱了引入PN结带来的夹断电压增加的缺陷，使器件的线性区更加陡峭。

2、本发明基于外延的垂直型恒流二极管的第一金属阴极3和第二金属阴极31为沟槽形状，沟槽区域延伸至第一P+型扩散区5和第二P+型扩散区51内，槽内部分电极被P+掺杂扩散区包围，使得P+型扩散区横纵扩散比例小，缩短了两个重掺杂的P+扩散区底部的距离，从而使恒流二极管更容易夹断，夹断电压可低至5V左右。

3、本发明在第一轻掺杂的N型外延层2上再外延一层第二较高掺杂浓度的N型外延层6，不同浓度的外延层可缓解一层外延层导致的为使曲线饱和而浓度太高引起的耐压不足的问题；同时也增大了沟道区的电阻，使得夹断点的变化率慢，恒定电流更稳定。

4、本发明基于外延的垂直型恒流二极管的第二较高掺杂N型外延层6的浓度和深度、元胞10₍₁₎、10_(2)...10_(e)的数目e、场限环12₍₁₎、12₍₂₎...12_(i)的数目i及最后一个元胞距第一个场限环的距离11、最后一个场限环到截止环的距离13可根据具体耐压及夹断电压的要求调解，大大增加了器件设计的灵活性。

5.本发明基于外延的垂直型恒流二极管的元胞结构10₍₁₎、10₍₂₎...10_(e)的第一P+型扩散区5和终端结构场限环12₍₁₎、12₍₂₎...12_(i)的第二P+型扩散区51为同时刻槽后进行硼注入实现，共用轻掺杂的P型衬底1和第一轻掺杂N型外延层2，缩小器件面积的的同时省去额外的光刻板，节省了制造成本。

附图说明

图1是本发明提供的一种基于外延的垂直型恒流二极管结构示意图；

图2是本发明的一种延伸结构示意图，其中第二较高掺杂N型外延层6浓度与第一轻掺杂N型外延层2浓度相同，同为第一轻掺杂外延层2；

图3是本发明实施例的元胞的工艺仿真示意图；

图4是本发明实施例终端结构的工艺仿真示意图；

图5是本发明实施例提供的一种基于外延的垂直型恒流二极管的特性曲线图；

图6是本发明实施例提供的一种基于外延的垂直型恒流二极管的制造方法的工艺流程示意图；

图7是本发明实施例提供的基于外延的垂直型恒流二极管制造过程中对应的工艺仿真图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，详述本发明的技术方案：

如图1所示，为本发明提供的一种基于外延的垂直型恒流二极管的结构示意图，其中，所述基于外延的垂直型恒流二极管的元胞结构由e个结构相同并依次连接的元胞10₍₁₎、10₍₂₎...10_(e)组成，所述元胞包括轻掺杂的P型衬底1、第一轻掺杂N型外延层2、第一金属阴极3、第一N+重掺杂区4、第一P+型扩散区5、第二较高掺杂N型外延层6、金属阳极8；所述第一轻掺杂N型外延层2位于轻掺杂的P型衬底1之上，所述第二较高掺杂N型外延层6位于第一轻掺杂N型外延层2之上，所述第一P+型扩散区5为两个并分别位于元胞的两端，所述第一P+型扩散区5贯穿第二较高掺杂N型外延层6并延伸至第一轻掺杂N型外延层2中，所述第一N+重掺杂区4设置在两个第一P+型扩散区5之间并嵌入位于两个第一P+型扩散区5之间的第二较高掺杂N型外延层6的上表面，所述第一金属阴极3覆盖第一N+重掺杂区4和第一P+型扩散区5，所述第一金属阴极3为沟槽形状，两端的沟槽延伸至第一P+型扩散区5中，所述金属阳极8与轻掺杂的P型衬底1下表面连接，第一N+重掺杂区4和第一金属阴极3形成欧姆接触；元胞的个数e可根据具体耐压和夹断电压的要求调整，11是最后一个元胞距第一个场限环的距离，其长度可根据耐压的要求调整；

所述终端结构由截止环和i个结构相同的场限环12₍₁₎、12₍₂₎...12_(i)组成，位于元胞结构10₍₁₎、10₍₂₎...10_(e)的外侧，所述场限环包括轻掺杂的P型衬底1、第一轻掺杂N型外延层2、第二金属阴极31、第二P+型扩散区51、第二较高掺杂N型外延层6、氧化层7、金属阳极8；所述第一轻掺杂N型外延层2位于轻掺杂的P型衬底1之上，所述第二较高掺杂N型外延层6位于第一轻掺杂N型外延层2之上，所述第二P+型扩散区51贯穿第二较高掺杂N型外延层6并延伸至第一轻掺杂N型外延层2中，两个场限环的第二P+型扩散区51之间有一定间距，所述第二金属阴极31为沟槽形状，沟槽贯穿氧化层7并延伸至第二P+型扩散区51中，第二金属阴极31沿氧化层7上表面延伸形成场板，场板的长度可根据耐压的具体要求调节，各个场限环之间通过氧化层7相互隔离；所述截止环包括嵌入第二较高掺杂N型外延层6端部上表面的第二N+重掺杂区41，第二N+重掺杂区41上表面覆盖氧化层7，所述截止环可防止电势线耗到器件边缘；场限环的个数i及场限环上金属场板的长度可根据耐压要求的不同进行灵活的调整，13为最后一个场限环到截止环的距离，其距离可根据耐压要求调整。

进一步地，本发明基于外延的垂直型恒流二极管采用与外延层掺杂类型相反的P型掺杂半导体材料作为衬底，使得所述垂直型恒流二极管的电流为空穴电流和电子电流两种载流子电流，增大了器件的电流密度；同时衬底辅助耗尽导电沟道区，削弱了引入PN结带来的夹断电压增加的缺陷，使器件的线性区更加陡峭。

进一步地，所述基于外延的垂直型恒流二极管采用两次外延技术，分别是第一轻掺杂N型外延层2和第二较高掺杂N型外延层6，第二较高掺杂N型外延层6位于相邻两个第一P+型扩散区5之间，增大了沟道区的电阻，使得夹断点随电压增大的变化更慢，恒定电流更稳定；且不同浓度的外延层可缓解一层外延层导致的为使曲线饱和而浓度太高引起的耐压不足问题。

进一步地，所述基于外延的垂直型恒流二极管的第一金属阴极3和第二金属阴极31为沟槽形状，沟槽区域延伸至第一P+型扩散区5和第二P+型扩散区51内，槽内部分电极被P+掺杂扩散区包围，使得的P+型扩散区横纵扩散比例小，缩短了两个重掺杂的P+扩散区底部的距离，从而使恒流二极管更容易夹断。

进一步地，所述基于外延的垂直型恒流二极管采用了结终端技术，终端结构包括结深相同的场限环，场限环上可有场板覆盖，通过结终端技术，使外延层耗尽到最后一个场限环，可有效的提高该器件的横向耐压。

进一步地，所述基于外延技术的垂直型恒流二极管采用刻槽后进行P+注入，然后进行热扩散，最后淀积金属电极。通过这项技术降低开启电压值，解决开启电压和电流恒定的矛盾关系。

进一步地，所述基于外延的垂直型恒流二极管终端结构中各场限环的宽度可相同或不同，根据具体耐压要求调节。

进一步地，所述基于外延的垂直型恒流二极管终端结构的金属场板的有无由耐压要求决定，其长度也可根据具体耐压要求调节。场限环的宽度、金属场板长度、场限环间距以最后一个场限环到截止环的距离可根据具体耐压要求调节。

进一步地，所述基于外延的垂直型恒流二极管的第二较高掺杂N型外延层6的浓度和深度、元胞10₍₁₎、10_(2)...10_(e)的数目e、场限环12₍₁₎、12₍₂₎...12_(i)的数目i及最后一个元胞距第一个场限环的距离11、最后一个场限环到截止环的距离13可根据具体耐压及夹断电压的要求调节，大大增加了器件设计的灵活性。

进一步地，所述基于外延的垂直型恒流二极管的元胞结构10₍₁₎、10₍₂₎...10_(e)中的第一P+型扩散区5和终端结构12₍₁₎、12₍₂₎...12_(i)的第二P+型扩散区51为同时刻槽后进行硼注入实现，共用轻掺杂的P型衬底1和第一轻掺杂N型外延层2，缩小器件面积的的同时省去额外的光刻板，节省制造成本。

进一步地，所述基于外延的垂直型恒流二极管的第一轻掺杂N型外延层2浓度可与第二较高掺杂N型外延层6的浓度相同。如图2所示，为第二较高掺杂N型外延层6和第一轻掺杂N型外延层2的浓度相同时，本发明基于外延的垂直型恒流二极管的结构示意图，外延层浓度相同可节省制造成本，但是由于只有一层较低掺杂浓度的外延层，沟道区的电阻较小，夹断点变化快，会导致器件在恒流区的电流不稳定。

本发明的工作原理为：

所述基于外延的垂直型恒流二极管，如图1和2所示，元胞结构10₍₁₎、10₍₂₎...10_(e)由轻掺杂的P型衬底1、第一轻掺杂N型外延层2、第一金属阴极3、第一N+重掺杂区4、第一P+型扩散区5、第二较高掺杂N型外延层6、金属阳极8组成；终端结构场限环12₍₁₎、12₍₂₎...12_(i)位于元胞结构10₍₁₎、10₍₂₎...10_(i)的外侧，由轻掺杂的P型衬底1、第一轻掺杂N型外延层2、第二金属阴极31、第二P+型扩散区51、第二较高掺杂N型外延层6、氧化层7、金属阳极8组成；各场限环之间由氧化层7隔离，终端部分的场板长度可根据耐压要求调节；器件最外侧上部是第二N+重掺杂区41，为截止环，防止电势线耗到器件边缘，元胞和场限环的数目及间距均可根据具体耐压和夹断电压要求的不同灵活调整；11是最后一个元胞距第一个场限环的距离，其长度可根据耐压要求调节。所述基于外延的垂直型恒流二极管在第一轻掺杂N型外延层2上扩散出多个P+型扩散区，在相邻两个P+扩散区之间根据PN结原理形成两个耗尽层，在两个耗尽层之间形成垂直沟道，通过多个垂直沟道并联结构的恒定电流叠加，实现大的恒定电流。当阳极加到一定电压时，两个耗尽区相碰，垂直沟道夹断，从而起到恒流作用。

所述基于外延的垂直型恒流二极管，金属阳极8连接高电位，第一金属阴极3和第二金属阴极31连接低电位，则第一轻掺杂N型外延层2电位高于与第一金属阴极3和第二金属阴极31相连的第一P+型扩散区5和第二P+型扩散区51，使形成的PN结反偏耗尽层扩展，两个耗尽层之间是垂直导电沟道。随着外加电压变大，耗尽层厚度不断加厚，耗尽层扩展使导电沟道变窄，当沟道尚未被完全耗尽时，沟道电阻为半导体电阻，电流随着电压的增大而增大，此时为二极管开启阶段；当外加电压足够大导致导电沟道被完全耗尽时，两侧的耗尽层夹断，导电沟道电阻为夹断电阻，此时电流保持恒定，此时的电压称为夹断电压，沟道夹断后，继续增加阳极电压，夹断点随阳极电压的增大变化缓慢，器件电流增大变缓，形成恒定电流功能，此时器件工作在恒流区。本发明的第一金属阴极3和第二金属阴极31为沟槽形状，使得重掺杂的P+扩散区横纵扩散比例小，缩短了两个重掺杂的P+扩散区底部的距离，与此同时，采用P型衬底结构可以使衬底辅助耗尽导电沟道，使得恒流二极管更容易夹断。随着外加电压继续增大，沟道夹断的区域增大，夹断电阻在一定范围内随电压的增大也按比例增大，此时电流在一定电压范围内保持恒定。电流保持恒定工作的区域即实际需要的区域，由于本发明在第一轻掺杂N型外延层2上又外延一层第二较高掺杂N型外延层6，使得沟道夹断后，夹断点随电压增大变化更加缓慢，可以实现更好的恒定电流能力：第一轻掺杂N型外延层保证了器件具有较高耐压和较低的夹断电压，两次外延使得恒流二极管具有较高耐压和较低夹断电压的同时，实现较好的电流恒定能力。

实施例

该实施例所述基于外延的垂直型恒流二极管的击穿电压为200V，电流1.5E-5A/μm，元胞结构中元胞的个数为6，终端结构中终端的个数为3。

借助MEDICI仿真软件对所提供的如图1所示的基于外延的垂直型恒流二极管进行工艺仿真，仿真参数为：初始硅片厚度约为200μm，浓度8E14cm^-3；第一轻掺杂N型外延层2的厚度约为16μm，浓度为1.2E15cm^-3；第二较高掺杂N型外延层6的厚度约为7μm，浓度为5E15cm^-3；注入硼的剂量约为4E15cm^-2；形成P+型扩散区，注入磷的剂量为4E15cm^-2形成N+重掺杂区。元胞10₍₁₎、10_(2)....10₍₆₎的宽度相等，每个宽度约为18μm，P+型扩散区的深度约为9μm，元胞10₍₁₎、10_(2)....10₍₆₎中两个相邻第一P+型扩散区5之间的距离相等，约为2μm。12₍₁₎、12₍₂₎、12₍₃₎场限环的宽度相等，约为16μm；每个场限环之间的间距相等，约为3μm。沟槽形状金属阴极伸进P+型扩散区5的深度约为3μm。

图2是本发明的一种延伸结构示意图。与图1所示恒流二极管的不同之处是第二较高掺杂N型外延层浓度与第一轻掺杂N型外延层浓度相同，同为第一轻掺杂N型外延层2，节省了制造成本。但是由于只有一层较低掺杂浓度的外延层，沟道区的电阻较小，夹断点变化快，使得器件在恒流区电流不稳定。

图3是本发明实施例元胞的工艺仿真示意图，本发明的第一金属阴极3和第二金属阴极31为沟槽形状，使得P+型扩散区的横纵扩散比例小，缩短了两个P+型扩散区底部的距离，从而恒流二极管更容易夹断。

图4是本发明实施例终端结构的工艺仿真示意图。

图5是本发明实施例提供的一种基于外延的垂直型恒流二极管的特性曲线图。从图中可以看出本发明所述恒流二极管的开启电压在5V左右，这是由于本发明采用沟槽形状的金属阴极，槽内部分电极被P+型扩散区5包围，使得P+型扩散区横纵扩散比例小，缩短了两个P+型扩散区5底部的距离，器件较易夹断。本发明的两次外延技术增大了垂直沟道区的电阻，缓解了一层外延层导致的为使曲线饱和而浓度太高引起的耐压不足问题；同时使夹断点的变化率更慢，恒定电流更稳定，在电流电压特性图中的恒流区表现为更为平缓的曲线。

图6是本发明实施例提供的一种基于外延的垂直型恒流二极管的制造方法的工艺流程示意图；图7是本发明实施例提供的基于外延的垂直型恒流二极管制造过程对应的工艺仿真图。其中(1)是初始硅片；(2)为两次外延；(3)是刻槽；(4)是P+注入和推结；(5)是N+注入；(6)淀积金属及钝化层。初始硅片在两次外延后，用湿法刻蚀形成槽，刻蚀掉整个硅片场氧；预氧后进行P+注入，注入剂量根据不同电流能力调节，而后进行P+推结；预氧后进行N+注入，元胞阳极N+和终端截止环N+同时形成，刻蚀多余的氧化层；最后淀积金属及钝化层。

Claims (8)

1.一种基于外延的垂直型恒流二极管，包括依次连接的元胞结构和终端结构，所述元胞结构由多个结构相同并依次连接的元胞组成，所述元胞包括轻掺杂的P型衬底(1)、第一轻掺杂N型外延层(2)、第一金属阴极(3)、第一N+重掺杂区(4)、第一P+型扩散区(5)、第二较高掺杂N型外延层(6)、金属阳极(8)；所述第一轻掺杂N型外延层(2)位于轻掺杂的P型衬底(1)之上，所述第二较高掺杂N型外延层(6)位于第一轻掺杂N型外延层(2)之上，所述第一P+型扩散区(5)为两个并分别位于元胞的两端，所述第一P+型扩散区(5)贯穿第二较高掺杂N型外延层(6)并延伸至第一轻掺杂N型外延层(2)中，所述第一N+重掺杂区(4)设置在两个第一P+型扩散区(5)之间并嵌入位于两个第一P+型扩散区(5)之间的第二较高掺杂N型外延层(6)的上表面，所述第一金属阴极(3)覆盖第一N+重掺杂区(4)和第一P+型扩散区(5)，所述第一金属阴极(3)为沟槽形状，两端的沟槽延伸至第一P+型扩散区(5)中，所述金属阳极(8)与轻掺杂的P型衬底(1)下表面连接，第一N+重掺杂区(4)和第一金属阴极(3)形成欧姆接触；

所述终端结构由截止环和多个依次连接的场限环组成，所述场限环包括轻掺杂的P型衬底(1)、第一轻掺杂N型外延层(2)、第二金属阴极(31)、第二P+型扩散区(51)、第二较高掺杂N型外延层(6)、氧化层(7)、金属阳极(8)；所述第一轻掺杂N型外延层(2)位于轻掺杂的P型衬底(1)之上，所述第二较高掺杂N型外延层(6)位于第一轻掺杂N型外延层(2)之上，所述第二P+型扩散区(51)贯穿第二较高掺杂N型外延层(6)并延伸至第一轻掺杂N型外延层(2)中，两个场限环的第二P+型扩散区(51)之间有一定间距，所述第二金属阴极(31)为沟槽形状，沟槽贯穿氧化层(7)并延伸至第二P+型扩散区(51)中；所述截止环包括嵌入第二较高掺杂N型外延层(6)端部上表面的第二N+重掺杂区(41)，第二N+重掺杂区(41)上表面覆盖氧化层(7)，所述元胞结构、场限环和截止环之间有一定间距。

2.根据权利要求1所述的基于外延的垂直型恒流二极管，其特征在于，所述第二金属阴极(31)沿氧化层(7)上表面延伸形成场板。

3.根据权利要求1所述的基于外延的垂直型恒流二极管，其特征在于，所述第二较高掺杂N型外延层(6)和第一轻掺杂N型外延层(2)的浓度相同。

4.根据权利要求1所述的基于外延的垂直型恒流二极管，其特征在于，所述终端结构中各场限环的宽度相同。

5.根据权利要求1所述的基于外延的垂直型恒流二极管，其特征在于，所述终端结构中各场限环的间距相等。

6.根据权利要求1所述的基于外延的垂直型恒流二极管，其特征在于，所述基于外延的垂直型恒流二极管所用半导体材料为硅或碳化硅。

7.根据权利要求1所述的基于外延的垂直型恒流二极管，其特征在于，所述基于外延的垂直型恒流二极管中各掺杂类型可相应变为相反的掺杂，即P型掺杂变为N型掺杂的同时，N型掺杂变为P型掺杂。

8.一种基于外延的垂直型恒流二极管的制造方法，包括以下步骤：

步骤1：采用P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(2)；

步骤2：进行第二次外延，在第一轻掺杂N型外延层(2)上形成第二较高掺杂N型外延层(6)；

步骤3：在第二较高掺杂N型外延层(6)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，在第二较高掺杂N型外延层(6)上表面湿法刻蚀硅第一金属阴极(3)、第二金属阴极(31)和场限环的槽，第一金属阴极(3)和第二金属阴极(31)延伸第二较高掺杂N型外延层(6)内部，刻蚀掉整个硅片场氧；

步骤5：进行第一P+型扩散区(5)和第二P+型扩散区(51)注入前预氧，光刻元胞和场限环P+窗口；

步骤6：进行第一P+型扩散区(5)和第二P+型扩散区(51)注入，注入剂量根据不同电流能力调节，然后进行第一P+型扩散区(5)和第二P+型扩散区(51)推结，第一P+型扩散区(5)和第二P+型扩散区(51)分别与第一金属阴极(3)和第二金属阴极(31)连接并延伸至第一轻掺杂N型外延层(2)中；

步骤7：刻蚀多余的氧化层，进行第一N+重掺杂区(4)和第二N+重掺杂区(41)注入前预氧，光刻N+窗口；

步骤8：进行第一N+重掺杂区(4)和第二N+重掺杂区(41)注入，元胞第一N+重掺杂区(4)和截止环第二N+重掺杂区(41)同时形成，刻蚀多余的氧化层，第一N+重掺杂区(4)位于两个第一P+型扩散区(5)之间且上表面与第一金属阴极(3)的下表面连接、下表面与第二较高掺杂N型外延层(6)连接，第二N+重掺杂区(41)位于第二较高掺杂N型外延层(6)的端部；

步骤9：淀积前预氧，淀积金属前介质；

步骤10：欧姆孔刻蚀，淀积铝金属；

步骤11：刻蚀金属，形成金属阴极和终端场限环场板；

步骤12：淀积钝化层，刻PAD孔；

步骤13：P型硅片下表面形成金属阳极(8)。