瞬態電壓抑制器及其制作方法技術

本發明專利技術提供一種瞬態電壓抑制器及其制作方法。所述瞬態電壓抑制器包括P型襯底、形成于所述P型襯底上的P型外延層、形成于所述P型外延層中的P型隔離阱、形成于所述P型外延層表面的N型摻雜區域、及形成于所述N型摻雜區域表面的第一P型摻雜區域及第二P型摻雜區域，其中所述第一P型摻雜區域與所述第二P型摻雜區域位于所述N型摻雜區域的兩端，所述第一P型摻雜區域與所述N型摻雜區域形成第一齊納二極管，所述第二P型摻雜區域與所述N型摻雜區域形成第二齊納二極管。所述瞬態電壓抑制器具有器件面積小，工藝難度低，制造成本低、保護特性和可靠性較高的優點。

Transient voltage suppressor and its manufacturing method

The present invention provides a transient voltage suppressor and its manufacturing method. The transient voltage suppressor includes a P type substrate, formed on the P substrate P epitaxial layer, formed on the P type epitaxial layer P type isolation wells, formed on the surface of the P epitaxial layer of N doped region, and formed on the surface of N doped region the first P type doped region and a two P type doping area, located at the ends of the N type doped region of the first P type doping area and the second P type doping area in which the first P type doping area and the N type doped region forming a first Zener diode, the second P the doped region and the N type doped region formed second Zener diode. The transient voltage suppressor has the advantages of small device area, low process difficulty, low manufacturing cost, high protection characteristics and high reliability.

【技術實現步驟摘要】
瞬態電壓抑制器及其制作方法
本專利技術涉及半導體芯片制造
，特別地，涉及一種瞬態電壓抑制器及其制作方法。
技術介紹
瞬態電壓抑制器(TVS)是一種用來保護敏感半導體器件，使其免遭瞬態電壓浪涌破壞而特別設計的固態半導體器件，它具有箝位系數小、體積小、響應快、漏電流小和可靠性高等優點，因而在電壓瞬變和浪涌防護上得到了廣泛的應用。靜電放電(ESD)以及其他一些電壓浪涌形式隨機出現的瞬態電壓，通常存在于各種電子器件中。隨著半導體器件日益趨向小型化、高密度和多功能，電子器件越來越容易受到電壓浪涌的影響，甚至導致致命的傷害。從靜電放電到閃電等各種電壓浪涌都能誘導瞬態電流尖峰，瞬態電壓抑制器通常用來保護敏感電路受到浪涌的沖擊。基于不同的應用，瞬態電壓抑制器可以通過改變浪涌放電通路和自身的箝位電壓來起到電路保護作用。低電容瞬態電壓抑制器適用于高頻電路的保護器件，因為它可以減少寄生電容對電路的干擾，降低高頻電路信號的衰減。為了改善瞬態電壓抑制器的反向特性，提高器件可靠性。通常采用保護環結構和金屬場板結構。但是這兩種結構引入的附加電容大，而且器件面積大，降低了器件性提高了器件制造成本。
技術實現思路
針對現有方法的不足，提出了一種低電容靜電防護瞬態電壓抑制器，提高了器件性能，降低了器件制造成本。一種瞬態電壓抑制器，其包括P型襯底、形成于所述P型襯底上的P型外延層、形成于所述P型外延層中的P型隔離阱、形成于所述P型外延層表面的N型摻雜區域、形成于所述N型摻雜區域表面的第一P型摻雜區域及第二P型摻雜區域、形成于所述P型外延層及所述N型摻雜區域上的氧化層、及形成于所述氧化層上的第一電極與第二電極，其中所述第一P型摻雜區域與所述第二P型摻雜區域位于所述N型摻雜區域的兩端，所述氧化層上形成有貫穿的第一開口與第二開口，所述第一開口正對所述第一P型摻雜區域，所述第二開口正對所述第二P型摻雜區域，所述第一電極與所述第二電極為所述瞬態電壓抑制器的用于與外部器件電連接的外接電極，所述第一電極通過所述第一開口與所述第一P摻雜區域電連接，所述第二電極通過所述第二開口與所述第二P摻雜區域電連接，所述第一P型摻雜區域與所述N型摻雜區域形成第一齊納二極管，所述第二P型摻雜區域與所述N型摻雜區域形成第二齊納二極管，所述第一齊納二極管與所述第二齊納二極管共用所述N型摻雜區域使得所述第一齊納二極管與所述第二齊納二極管負極對接，進而所述瞬態電壓抑制器具有雙路雙向保護功能。在一種實施方式中，所述氧化層為對所述P型外延層表面進行熱氧化而形成。在一種實施方式中，所述P型隔離阱與所述N型摻雜區域間隔設置，所述P型隔離阱貫穿所述P型外延層并延伸至所述P型襯底與所述P型襯底接觸，所述氧化層上形成有貫穿的第三開口，所述第一電極還通過所述第三開口與所述P型隔離阱電連接。在一種實施方式中，所述瞬態電壓抑制器還包括形成于所述氧化層側面鄰近所述第一開口、所述第二開口及所述第三開口的介質側墻，所述氧化層的材料包括氧化硅，所述介質側墻的材料包括氮化硅或氧化硅。在一種實施方式中，所述瞬態電壓抑制器還包括背面金屬層，所述背面金屬層形成于所述P型襯底遠離所述P型外延層的表面。一種瞬態電壓抑制器的制作方法，其包括如下步驟：提供P型襯底，在所述P型襯底制作P型外延層，在所述P型外延層表面形成氧化層；利用第一光刻膠作為掩膜，采用干法刻蝕所述氧化層形成第一注入窗口，通過所述第一注入窗口進行P型離子注入形成所述P型隔離阱；利用所述第一光刻膠作為掩膜，采用干法/濕法刻蝕所述氧化層形成多個第二注入窗口，通過所述多個第二注入窗口在所述P型外延層表面進行N型離子注入；去除所述第一光刻膠，進行熱退火形成N型摻雜區域；在所述第一注入窗口、所述第二注入窗口及所述氧化層表面及側面形成介質層；干法刻蝕所述介質層從而形成介質側墻，所述介質側墻覆蓋所述第一注入窗口、所述多個第二注入窗口中位于中間的第二注入窗口，所述介質側墻還形成于所述多個第二注入窗口兩端的第二注入窗口處的氧化層的側面；及通過所述多個第二注入窗口兩端的第二注入窗口進行P型離子注入形成第一P型摻雜區域與第二P型摻雜區域，干法刻蝕所述介質側墻形成對應所述第一P型摻雜區域的第一開口及對應所述第二P型摻雜區域的第二開口；其中，所述第一P型摻雜區域與所述N型摻雜區域形成第一齊納二極管，所述第二P型摻雜區域與所述N型摻雜區域形成第二齊納二極管，所述第一齊納二極管與所述第二齊納二極管共用所述N型摻雜區域使得所述第一齊納二極管與所述第二齊納二極管負極對接，進而所述瞬態電壓抑制器具有雙路雙向保護功能。在一種實施方式中，所述氧化層通過對所述P型外延層的表面進行熱氧化而形成，所述氧化層的材料包括二氧化硅，所述介質層的材料包括氮化硅或氧化硅。在一種實施方式中，干法刻蝕所述介質側墻形成第一開口、第二開口的同時還形成對應所述P型隔離阱的第三開口；所述制作方法還包括以下步驟：在所述氧化層上形成正面金屬層，使用第二光刻膠作為掩膜，干法刻蝕所述正面金屬層形成第一電極及第二電極，所述第一電極與所述第二電極為所述瞬態電壓抑制器的用于與外部器件電連接的外接電極，所述第一電極分別通過所述第一開口及所述第三開口與所述第一P摻雜區域及所述P型隔離阱電連接，所述第二電極通過所述第二開口與所述第二P摻雜區域電連接，去除所述第二光刻膠。在一種實施方式中，所述制作方法還包括以下步驟：在所述P型襯底遠離所述P型外延層的表面形成背面金屬層。在一種實施方式中，所述多個第二注入窗口中，位于中間的第二注入窗口的寬度小于位于兩端的第二注入窗口。相較于現有技術，本專利技術提出了一種低電容靜電防護瞬態電壓抑制器及其制作方法，在傳統瞬態電壓抑制器基礎上，通過工藝改進使兩支齊納二極管集成到一起，器件面積小，工藝難度低，減小了器件制造成本。改進后的瞬態電壓抑制器能實現雙路雙向保護功能，器件的保護特性和可靠性都得到了提升。【附圖說明】為了更清楚地說明本專利技術實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本專利技術的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其它的附圖，其中：圖1是本專利技術瞬態電壓抑制器的結構示意圖。圖2是圖1所示瞬態電壓抑制器的等效電路示意圖。圖3是圖1所示瞬態電壓抑制器的制作方法的流程圖。圖4-圖10是圖3所示制作方法的各步驟的結構示意圖。【主要元件符號說明】瞬態電壓抑制器100；P型襯底101；P型外延層102；P型隔離阱103；N型摻雜區域104；第一P型摻雜區域105；第二P型摻雜區域106；N型摻雜區域104；氧化層107；第一電極108；第二電極109；第一開口107a；第二開口107b；第三開口107c；介質側墻107d；背面金屬層110；第一齊納二極管100a；第二齊納二極管100b；介質層111；第一注入窗口112；第二注入窗口113a、113b、113c；步驟S1～S9【具體實施方式】下面將對本專利技術實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本專利技術的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本專利技術中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其它實本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種瞬態電壓抑制器，其特征在于：所述瞬態電壓抑制器包括P型襯底、形成于所述P型襯底上的P型外延層、形成于所述P型外延層中的P型隔離阱、形成于所述P型外延層表面的N型摻雜區域、形成于所述N型摻雜區域表面的第一P型摻雜區域及第二P型摻雜區域、形成于所述P型外延層及所述N型摻雜區域上的氧化層、及形成于所述氧化層上的第一電極與第二電極，其中所述第一P型摻雜區域與所述第二P型摻雜區域位于所述N型摻雜區域的兩端，所述氧化層上形成有貫穿的第一開口與第二開口，所述第一開口正對所述第一P型摻雜區域，所述第二開口正對所述第二P型摻雜區域，所述第一電極與所述第二電極為所述瞬態電壓抑制器的用于與外部器件電連接的外接電極，所述第一電極通過所述第一開口與所述第一P摻雜區域電連接，所述第二電極通過所述第二開口與所述第二P摻雜區域電連接，所述第一P型摻雜區域與所述N型摻雜區域形成第一齊納二極管，所述第二P型摻雜區域與所述N型摻雜區域形成第二齊納二極管，所述第一齊納二極管與所述第二齊納二極管共用所述N型摻雜區域使得所述第一齊納二極管與所述第二齊納二極管負極對接，進而所述瞬態電壓抑制器具有雙路雙向保護功能。

【技術特征摘要】
1.一種瞬態電壓抑制器，其特征在于：所述瞬態電壓抑制器包括P型襯底、形成于所述P型襯底上的P型外延層、形成于所述P型外延層中的P型隔離阱、形成于所述P型外延層表面的N型摻雜區域、形成于所述N型摻雜區域表面的第一P型摻雜區域及第二P型摻雜區域、形成于所述P型外延層及所述N型摻雜區域上的氧化層、及形成于所述氧化層上的第一電極與第二電極，其中所述第一P型摻雜區域與所述第二P型摻雜區域位于所述N型摻雜區域的兩端，所述氧化層上形成有貫穿的第一開口與第二開口，所述第一開口正對所述第一P型摻雜區域，所述第二開口正對所述第二P型摻雜區域，所述第一電極與所述第二電極為所述瞬態電壓抑制器的用于與外部器件電連接的外接電極，所述第一電極通過所述第一開口與所述第一P摻雜區域電連接，所述第二電極通過所述第二開口與所述第二P摻雜區域電連接，所述第一P型摻雜區域與所述N型摻雜區域形成第一齊納二極管，所述第二P型摻雜區域與所述N型摻雜區域形成第二齊納二極管，所述第一齊納二極管與所述第二齊納二極管共用所述N型摻雜區域使得所述第一齊納二極管與所述第二齊納二極管負極對接，進而所述瞬態電壓抑制器具有雙路雙向保護功能。2.如權利要求1所述的瞬態電壓抑制器，其特征在于：所述氧化層為對所述P型外延層表面進行熱氧化而形成。3.如權利要求1所述的瞬態電壓抑制器，其特征在于：所述P型隔離阱與所述N型摻雜區域間隔設置，所述P型隔離阱貫穿所述P型外延層并延伸至所述P型襯底與所述P型襯底接觸，所述氧化層上形成有貫穿的第三開口，所述第一電極還通過所述第三開口與所述P型隔離阱電連接。4.如權利要求3所述的瞬態電壓抑制器，其特征在于：所述瞬態電壓抑制器還包括形成于所述氧化層側面鄰近所述第一開口、所述第二開口及所述第三開口的介質側墻，所述氧化層的材料包括氧化硅，所述介質側墻的材料包括氮化硅或氧化硅。5.如權利要求1所述的瞬態電壓抑制器，其特征在于：所述瞬態電壓抑制器還包括背面金屬層，所述背面金屬層形成于所述P型襯底遠離所述P型外延層的表面。6.一種瞬態電壓抑制器的制作方法，其包括如下步驟：提供P型襯底，在所述P型襯底制作P型外延層，在所述P型外延層表面形成氧化層；利用第一光刻膠作為掩膜，采用干法刻蝕所述氧化層形成第一注入窗口，通過所述第一注入窗口進行P型離子注...

【專利技術屬性】
技術研發人員：鄧鵬飛，
申請(專利權)人：鄧鵬飛，
類型：發明
國別省市：黑龍江,23