【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體芯片制造技術(shù)領(lǐng)域，特別地，涉及一種瞬態(tài)電壓抑制器及其制作方法。

背景技術(shù)：

瞬態(tài)電壓抑制器(tvs)是一種用來(lái)保護(hù)敏感半導(dǎo)體器件，使其免遭瞬態(tài)電壓浪涌破壞而特別設(shè)計(jì)的固態(tài)半導(dǎo)體器件，它具有箝位系數(shù)小、體積小、響應(yīng)快、漏電流小和可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，因而在電壓瞬變和浪涌防護(hù)上得到了廣泛的應(yīng)用。靜電放電(esd)以及其他一些電壓浪涌形式隨機(jī)出現(xiàn)的瞬態(tài)電壓，通常存在于各種電子器件中。隨著半導(dǎo)體器件日益趨向小型化、高密度和多功能，電子器件越來(lái)越容易受到電壓浪涌的影響，甚至導(dǎo)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(dǎo)瞬態(tài)電流尖峰，瞬態(tài)電壓抑制器通常用來(lái)保護(hù)敏感電路受到浪涌的沖擊?；诓煌膽?yīng)用，瞬態(tài)電壓抑制器可以通過(guò)改變浪涌放電通路和自身的箝位電壓來(lái)起到電路保護(hù)作用。

低電容瞬態(tài)電壓抑制器適用于高頻電路的保護(hù)器件，因?yàn)樗梢詼p少寄生電容對(duì)電路的干擾，降低高頻電路信號(hào)的衰減。為了改善瞬態(tài)電壓抑制器的反向特性，提高器件可靠性。通常采用保護(hù)環(huán)結(jié)構(gòu)和金屬場(chǎng)板結(jié)構(gòu)。但是這兩種結(jié)構(gòu)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(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有方法的不足，提出了一種低電容靜電防護(hù)瞬態(tài)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(tài)電壓抑制器，其包括p型襯底與形成于所述p型襯底上的n型外延層，所述n型外延層包括間隔設(shè)置的第一部分與第二部分，所述瞬態(tài)電壓抑制器還包括形成于所述第一部分表面的第一p型摻雜區(qū)域及形成于所述第二部分表面的第二p型摻雜區(qū)域，所述p型襯底與所述第一部分構(gòu)成第一二極管，所述p型襯底與所述第二部分構(gòu)成第二二極管，所述第一部分還與所述第一p型摻雜區(qū)域構(gòu)成與所述第一二極管對(duì)接的第三二極管，所述第二部分還與所述第二p型摻雜區(qū)域構(gòu)成與所述第二二極管對(duì)接的第四二極管，所述第一二極管的負(fù)極與所述第二二極管的負(fù)極相連，所述第三二極管的負(fù)極與所述第四二極管的負(fù)極相連。

在一種實(shí)施方式中，所述瞬態(tài)電壓抑制器還包括設(shè)置于所述n型外延層的第一部分、所述第一p型摻雜區(qū)域、所述n型外延層的第二部分及所述第二p型摻雜區(qū)域上的氧化層，所述氧化層還包括對(duì)應(yīng)所述第一p型摻雜區(qū)域的第一通孔與對(duì)應(yīng)所述第二p型摻雜區(qū)域的第二通孔。

在一種實(shí)施方式中，所述瞬態(tài)電壓抑制器還包括貫穿所述n型外延層及所述氧化層的介質(zhì)材料，所述介質(zhì)材料位于所述第一部分與所述第二部分之間。

在一種實(shí)施方式中，所述介質(zhì)材料還延伸至所述p型襯底中。

在一種實(shí)施方式中，所述瞬態(tài)電壓抑制器還包括第一金屬層與第二金屬層，所述第一金屬層設(shè)置于所述氧化層上并通過(guò)所述第一通孔電連接所述第一p型摻雜區(qū)域以及通過(guò)所述第二通孔電連接所述第二p型摻雜區(qū)域，所述第二金屬層設(shè)置于所述p型襯底遠(yuǎn)離所述n型外延層的一側(cè)。

一種瞬態(tài)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n型外延層，在所述n型外延層表面形成氧化層；

利用第一光刻膠作為掩膜，刻蝕所述氧化層形成溝槽蝕刻窗口，去除第一光刻膠，通過(guò)所述溝槽蝕刻窗口對(duì)所述n型外延層進(jìn)行溝槽蝕刻，所述n型外延層被溝槽分成間隔設(shè)置的第一部分與第二部分；及

利用第二光刻膠作為掩膜，刻蝕所述氧化層形成第一通孔與第二通孔，所述第一通孔對(duì)應(yīng)第一部分，所述第二通孔對(duì)應(yīng)第二部分，去除第二光刻膠，通過(guò)所述第一通孔與所述第二通孔進(jìn)行p型離子注入從而在所述第一部分表面形成第一p型摻雜區(qū)域以及在所述第二部分表面形成第二p型摻雜區(qū)域，

其中，所述p型襯底與所述第一部分構(gòu)成第一二極管，所述p型襯底與所述第二部分構(gòu)成第二二極管，所述第一部分還與所述第一p型摻雜區(qū)域構(gòu)成與所述第一二極管對(duì)接的第三二極管，所述第二部分還與所述第二p型摻雜區(qū)域構(gòu)成與所述第二二極管對(duì)接的第四二極管，所述第一二極管的負(fù)極與所述第二二極管的負(fù)極相連，所述第三二極管的負(fù)極與所述第四二極管的負(fù)極相連。

在一種實(shí)施方式中，所述方法還包括以下步驟：

在所述溝槽中及所述氧化層上形成介質(zhì)材料；及

干法刻蝕去除所述氧化層表面的介質(zhì)材料，溝槽內(nèi)介質(zhì)材料保留。

在一種實(shí)施方式中，所述介質(zhì)材料還延伸至所述p型襯底中。

在一種實(shí)施方式中，所述方法還包括以下步驟；

形成設(shè)置于所述氧化層上并通過(guò)所述第一通孔電連接所述第一p型摻雜區(qū)域及通過(guò)所述第二通孔電連接所述第二p型摻雜區(qū)域的第一金屬層；及

形成設(shè)置于所述p型襯底遠(yuǎn)離所述n型外延層的表面的第二金屬層。

在一種實(shí)施方式中，所述氧化層通過(guò)對(duì)所述n型外延層的表面進(jìn)行熱氧化而形成，所述氧化層的材料包括二氧化硅。

相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提出了一種低電容靜電防護(hù)瞬態(tài)電壓抑制器及其制作方法，在傳統(tǒng)瞬態(tài)電壓抑制器基礎(chǔ)上，通過(guò)工藝改進(jìn)使四支二極管集成并聯(lián)到一起，降低了器件寄生電容，器件面積小，工藝難度低，減小了器件制造成本。改進(jìn)后的瞬態(tài)電壓抑制器的保護(hù)特性和可靠性都得到了提升。

【附圖說(shuō)明】

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖，其中：

圖1是本發(fā)明瞬態(tài)電壓抑制器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是圖1所示瞬態(tài)電壓抑制器的等效電路示意圖。

圖3是圖1所示瞬態(tài)電壓抑制器的制作方法的流程圖。

圖4-圖8是圖3所示制作方法的各步驟的結(jié)構(gòu)示意圖。

【主要元件符號(hào)說(shuō)明】

瞬態(tài)電壓抑制器100；p型襯底101；n型外延層102；第一部分1021；第二部分1022；n型摻雜區(qū)域104；第一p型摻雜區(qū)域103；第二p型摻雜區(qū)域104；氧化層105；介質(zhì)材料106；第一金屬層107；第二金屬層108；第一通孔1051；第二通孔1052；第一二極管111；第二二極管112；第三二極管113；第四二極管114；溝槽蝕刻窗口121；溝槽122；步驟s1～s7

【具體實(shí)施方式】

下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

為解決現(xiàn)有技術(shù)瞬態(tài)電壓抑制器面積大，工藝難度高，器件制造成本高等技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種改進(jìn)后的瞬態(tài)電壓抑制器，請(qǐng)參閱圖1及圖2，圖1是本發(fā)明瞬態(tài)電壓抑制器100的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是圖1所示瞬態(tài)電壓抑制器100的等效電路示意圖。所述瞬態(tài)電壓抑制器100包括p型襯底101、n型外延層102、第一p型摻雜區(qū)域103、第二p型摻雜區(qū)域104、氧化層105、介質(zhì)材料106、第一金屬層107及第二金屬層108。所述n型外延層102形成于所述p型襯底101上。所述n型外延層102包括間隔設(shè)置的第一部分1021與第二部分1022。所述介質(zhì)材料106貫穿所述n型外延層102及所述氧化層105，所述介質(zhì)材料106位于所述第一部分1021與所述第二部分之間1022。本實(shí)施方式中，所述介質(zhì)材料106還延伸至所述p型襯底101中。

所述第一p型摻雜區(qū)域103形成于所述第一部分1021表面，所述第二p型摻雜區(qū)域104形成于所述第二部分1022表面。所述氧化層105包括對(duì)應(yīng)所述第一p型摻雜區(qū)域103的第一通孔1051與對(duì)應(yīng)所述第二p型摻雜區(qū)域104的第二通孔1052。所述第一金屬層107設(shè)置于所述氧化層105上并通過(guò)所述第一通孔1051電連接所述第一p型摻雜區(qū)域103以及通過(guò)所述第二通孔1052電連接所述第二p型摻雜區(qū)域104，所述第二金屬層108設(shè)置于所述p型襯底101遠(yuǎn)離所述n型外延層102的一側(cè)。

所述p型襯底101與所述第一部分1021構(gòu)成第一二極管111，所述p型襯底101與所述第二部分1022構(gòu)成第二二極管112，所述第一部分1021還與所述第一p型摻雜區(qū)域103構(gòu)成與所述第一二極管113對(duì)接的第三二極管113，所述第二部分1022還與所述第二p型摻雜區(qū)域104構(gòu)成與所述第二二極管112對(duì)接的第四二極管114，所述第一二極管113的負(fù)極與所述第二二極管112的負(fù)極還通過(guò)所述第一金屬層107相連，所述第三二極管113的負(fù)極與所述第四二極管114的負(fù)極還通過(guò)所述第二金屬層108相連。所述第一金屬層107與所述第二金屬層108可以分別作為所述瞬態(tài)電壓抑制器100的輸入端與輸出端。

請(qǐng)參閱圖3-圖7，圖3是圖1所示瞬態(tài)電壓抑制器100的制作方法的流程圖，圖4-圖7是圖3所示制作方法的各步驟的結(jié)構(gòu)示意圖。所述瞬態(tài)電壓抑制器100的制作方法包括以下步驟s1～s7。

步驟s1，請(qǐng)參閱圖4，提供p型襯底101，在所述p型襯底101制作n型外延層102，在所述n型外延層102表面形成氧化層105。所述p型襯底101為p型硅片。所述氧化層105的材料可以為二氧化硅sio2，具體地，本實(shí)施方式中，所述sio2的氧化層105可以通過(guò)對(duì)所述n型外延層102的上表面進(jìn)行熱氧化而形成。

步驟s2，請(qǐng)參閱圖5及圖6，利用第一光刻膠作為掩膜，刻蝕所述氧化層105形成溝槽蝕刻窗口121，去除第一光刻膠，通過(guò)所述溝槽蝕刻窗口121對(duì)所述n型外延層102進(jìn)行溝槽蝕刻，所述n型外延層102被溝槽122分成間隔設(shè)置的第一部分1021與第二部分1022。所述溝槽122可以貫穿所述n型外延層102，使得所述第一部分1021與所述第二部分1022間隔設(shè)置且不直接連接。本實(shí)施方式中，所述溝槽122還延伸至所述p型襯底101中。

步驟s3，請(qǐng)參閱圖7，在所述溝槽122及溝槽蝕刻窗口121中及所述氧化層105上形成介質(zhì)材料106。

步驟s4，請(qǐng)參閱圖6，干法刻蝕去除所述氧化層105表面的介質(zhì)材料106，所述溝槽122內(nèi)的介質(zhì)材料106保留。

步驟s5，請(qǐng)參閱圖7及圖8，利用第二光刻膠作為掩膜，刻蝕所述氧化層105形成第一通孔1051與第二通孔1052，所述第一通孔1051對(duì)應(yīng)所述第一部分1021，所述第二通孔1052對(duì)應(yīng)所述第二部分1022，去除第二光刻膠，通過(guò)所述第一通孔1051與所述第二通孔1052進(jìn)行p型離子注入從而在所述第一部分1021表面形成第一p型摻雜區(qū)域103以及在所述第二部分1022表面形成第二p型摻雜區(qū)域104。

步驟s6，請(qǐng)參閱圖1，形成設(shè)置于所述氧化層105上并通過(guò)所述第一通孔1051電連接所述第一p型摻雜區(qū)域103及通過(guò)所述第二通孔1052電連接所述第二p型摻雜區(qū)域104的第一金屬層107。

步驟s7，請(qǐng)參閱圖1，形成設(shè)置于所述p型襯底101遠(yuǎn)離所述n型外延層102的表面的第二金屬層108。

相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提出了一種低電容靜電防護(hù)瞬態(tài)電壓抑制器100及其制作方法，在傳統(tǒng)瞬態(tài)電壓抑制器基礎(chǔ)上，通過(guò)工藝改進(jìn)使四支二極管集成并聯(lián)到一起，降低了器件寄生電容，器件面積小，工藝難度低，減小了器件制造成本。改進(jìn)后的瞬態(tài)電壓抑制器100的保護(hù)特性和可靠性都得到了提升。

以上所述的僅是本發(fā)明的實(shí)施方式，在此應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出改進(jìn)，但這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。