一種單向低壓tvs器件的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種單向低壓TVS器件，包括N型硅片，N型硅片中設(shè)有P1摻雜區(qū)和P2摻雜區(qū)，P1摻雜區(qū)中設(shè)有N1+摻雜區(qū)，P2摻雜區(qū)中設(shè)有N2+摻雜區(qū)，位于P2摻雜區(qū)遠(yuǎn)離P1摻雜區(qū)一側(cè)的N型硅片中設(shè)有N3+摻雜區(qū)；N型硅片的正面設(shè)有氧化層，氧化層的上表面設(shè)有上金屬化電極和互連金屬層；N型硅片的背面依次設(shè)有N+摻雜區(qū)和下金屬化電極。本實用新型內(nèi)置兩個倒置的三極管，利用三極管集電極?發(fā)射極擊穿原理，通過設(shè)置合理的放大倍數(shù)達(dá)到擊穿電壓低、漏電低的目的，避免了傳統(tǒng)TVS器件由于高濃度結(jié)在低擊穿電壓時齊納擊穿導(dǎo)致的高漏電問題，且制造方法簡單易行，適應(yīng)批量生產(chǎn)的要求。
【專利說明】
-種單向低壓TVS器件
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實用新型屬于半導(dǎo)體功率器件技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種單向低壓TVS器件。
【背景技術(shù)】
[0002] 雷電和不可預(yù)測的浪涌電流等瞬態(tài)干擾造成電子電路的損壞，已成為電器設(shè)備的 主要模式原因之一，因此，在電路中必須配備防護(hù)器件W保護(hù)脆弱敏感的1C和精密的電子 元器件。
[0003] 瞬態(tài)抑制二極管（Transient Vol1:age Suppressor,TVS)作為有效的防護(hù)器件，使 瞬態(tài)干擾得到了有效抑制。TVS是利用娃半導(dǎo)體材料制成的特殊功能的二極管，當(dāng)TVS管兩 端經(jīng)受瞬間的高能量沖擊時，它能迅速開啟，同時吸收浪涌電流，將其兩端間的電壓巧位在 一個預(yù)定的數(shù)值上，從而確保后面精密的電子元器件免受瞬態(tài)高能量的沖擊而損壞。
[0004] 國內(nèi)現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)TVS器件，一般在較低電阻率的P型娃片上，通過擴(kuò)散的方式形 成一個深的大面積的N+結(jié)，采用挖槽的方式隔離，通過調(diào)整結(jié)深和滲雜濃度來調(diào)整電壓。但 是對于工作電壓小于6V的低壓TVS,由于此時PN結(jié)擊穿中齊納擊穿所占比例增大，器件漏電 成倍增加，通常為幾十至幾百微安，運會降低電器設(shè)備的可靠性，造成誤動作和能源的浪 費。 【實用新型內(nèi)容】
[0005] 本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種擊穿電壓和漏電量均較低的單向低 壓TVS器件。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案是：
[0007] -種單向低壓TVS器件，包括N型娃片，N型娃片中設(shè)有Pi滲雜區(qū)和P2滲雜區(qū)，Pi滲雜 區(qū)中設(shè)有Ni+滲雜區(qū)，怡慘雜區(qū)中設(shè)有恥滲雜區(qū)，位于P2滲雜區(qū)遠(yuǎn)離Pi滲雜區(qū)一側(cè)的N型娃片 中設(shè)有化+滲雜區(qū);N型娃片的正面設(shè)有氧化層，氧化層的上表面設(shè)有上金屬化電極和互連金 屬層，上金屬化電極通過貫穿氧化層的開孔與化+滲雜區(qū)和化+滲雜區(qū)的上表面連接，互連金 屬層通過貫穿氧化層的開孔與P2滲雜區(qū)和N3+滲雜區(qū)的上表面連接;N型娃片的背面設(shè)有r 滲雜區(qū)，護(hù)滲雜區(qū)的背面設(shè)有下金屬化電極。
[000引上述Pi滲雜區(qū)的結(jié)深大于化+滲雜區(qū)的結(jié)深，P2滲雜區(qū)的結(jié)深大于化+滲雜區(qū)的結(jié) 深。
[0009] 上述上金屬化電極和互連金屬層的材質(zhì)為A1，下金屬化電極的材質(zhì)為Ti-Ni-Ag。
[0010] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的優(yōu)點是:本實用新型內(nèi)置兩個倒置的Ξ極管，利用 Ξ極管集電極-發(fā)射極擊穿原理，通過設(shè)置合理的放大倍數(shù)達(dá)到擊穿電壓低（<6V)、漏電低 (<1μΑ)的目的，避免了傳統(tǒng)TVS器件由于高濃度結(jié)在低擊穿電壓時齊納擊穿導(dǎo)致的高漏電 問題，且制造方法簡單易行，適應(yīng)批量生產(chǎn)的要求。
【附圖說明】
[0011] 下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0012] 圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013] 圖2是本實用新型中上金屬化電極接正電位時的工作原理圖；
[0014] 圖3是本實用新型中下金屬化電極接正電位時的工作原理圖。
[001引其中，1、N型娃片，2、Pi滲雜區(qū)，3、P2滲雜區(qū)，4、Ni+滲雜區(qū)，5、化+滲雜區(qū)，6、化+滲雜 區(qū)，7、氧化層，8、上金屬化電極，9、互連金屬層，10、護(hù)滲雜區(qū)，11、下金屬化電極，T1或T2、倒 置Ξ極管。
【具體實施方式】 [0016] ：
[0017] 請參閱圖1，一種單向低壓TVS器件，包括N型娃片1，N型娃片1中設(shè)有Pi滲雜區(qū)2和 P2滲雜區(qū)3，口1滲雜區(qū)2中設(shè)有化+滲雜區(qū)4，口2滲雜區(qū)3中設(shè)有化+滲雜區(qū)5，位于口2滲雜區(qū)3遠(yuǎn)離 Pi滲雜區(qū)2-側(cè)的N型娃片1中設(shè)有化+滲雜區(qū)6;N型娃片1的正面設(shè)有氧化層7,氧化層7的上 表面設(shè)有上金屬化電極8和互連金屬層9,上金屬化電極8通過貫穿氧化層7的開孔與化+滲雜 區(qū)4和化+滲雜區(qū)5的上表面連接，互連金屬層9通過貫穿氧化層7的開孔與P2滲雜區(qū)3和化+滲 雜區(qū)6的上表面連接;N型娃片1的背面設(shè)有護(hù)滲雜區(qū)10，護(hù)滲雜區(qū)10的背面設(shè)有下金屬化電 極11。
[001引在本實用新型中，Pi滲雜區(qū)2的結(jié)深大于Ni+滲雜區(qū)4的結(jié)深，P2滲雜區(qū)3的結(jié)深大于 化+滲雜區(qū)5的結(jié)深；上金屬化電極8和互連金屬層9的材質(zhì)為A1，下金屬化電極11的材質(zhì)為 Ti-Ni-Ago
[0019] 請參閱圖2，當(dāng)上金屬化電極8接正電位時，由Ni+滲雜區(qū)4、Pi滲雜區(qū)2、N型娃片1構(gòu) 成的倒置Ξ極管T1與由化+滲雜區(qū)5、P2滲雜區(qū)3、N型娃片1構(gòu)成的倒置Ξ極管T2處于共射極 狀態(tài)，而倒置Ξ極管T2的發(fā)射極(化+滲雜區(qū)6)和基極(P2滲雜區(qū)3)被互連金屬層9短路，倒置 Ξ極管T2無放大作用，不工作。TVS器件的擊穿電壓取決于倒置Ξ極管T1基極-發(fā)射極的擊 穿電壓，從而實現(xiàn)TVS器件的反向擊穿特性，且潭1?.鱗絞60 =多醜毅?朵^3，根據(jù)立極管 擊穿原理，通過合理設(shè)置倒置Ξ極管T1的放大倍數(shù)，可W實現(xiàn)TVS器件的低的反向擊穿（< 6V)和低漏電水平（<1μΑ)，此時該TVS器件的電流流動方向如圖中的箭頭所示。
[0020] 請參閱圖3,當(dāng)下金屬化電極11接正電位時，由于倒置Ξ極管T1的Pi滲雜區(qū)2和N型 娃片1構(gòu)成反偏PN結(jié)，T1不工作。而互連金屬層則尋N型娃片1和P2滲雜區(qū)3短路，h滲雜區(qū)3和 化+滲雜區(qū)5構(gòu)成正偏PN結(jié)，倒置Ξ極管T2處于開通狀態(tài)，從而實現(xiàn)TVS器件的正向偏置，此時 該TVS器件的電流流動方向如圖中的箭頭所示。
[0021] 制造上述單向低壓TVS器件的方法，包括W下步驟：
[0022] (1)取厚度為250~270μπι，電阻率為0.025~0.050Ω · cm的N型娃片1;
[0023] (2)用磨片機(jī)對N型娃片1的正面進(jìn)行研磨，再用拋光機(jī)進(jìn)行拋光，拋光后的N型娃 片1的厚度為195~205皿；
[0024] (3)清洗N型娃片1，進(jìn)入高溫擴(kuò)散爐，在1100~1180°C的溫度下濕氧氧化3~化，生長 一層1. .4μηι厚的氧化層；
[0025] (4)Ν型娃片1正面的氧化層7用光刻膠保護(hù)，待背面的氧化層腐蝕凈后除去光刻 膠；
[0026] (5)采用Ρ0化3氣相滲雜法，在1070~1100°C溫度下對Ν型娃片1的背面預(yù)擴(kuò)80~ 120min，形成護(hù)滲雜區(qū)10;
[0027] (6)在N型娃片1的正面光刻出Pi滲雜區(qū)2和P2滲雜區(qū)3;
[002引 （7)同時在Pi滲雜區(qū)2和P2滲雜區(qū)3進(jìn)行棚雜質(zhì)注入、推結(jié)，注入條件為：劑量9E14~ 犯15 cm-2，能量75~85KeV;推結(jié)條件為:溫度1100 °01150 °C，時間2~化，結(jié)深4~8皿；
[0029] (8)在N型娃片1的正面光刻出化+滲雜區(qū)4、化+滲雜區(qū)5和化+滲雜區(qū)6;
[0030] (10)同時在化+滲雜區(qū)4、化+滲雜區(qū)5和化+滲雜區(qū)6進(jìn)行憐雜質(zhì)注入、推結(jié)，注入條件 為：劑量1E15~1E16 cnf2,能量45~55KeV;推結(jié)條件為:溫度950°C~1050°C，時間20~60min，結(jié) 深2~如m;
[0031] (11)在氧化層7上光刻出開孔，同時腐蝕凈N+滲雜區(qū)10背面的氧化層；
[0032] (12)在氧化層7的上表面和開孔處蒸發(fā)A1，光刻和反刻后形成上金屬化電極8和互 連金屬層9,并合金；
[0033] (13)在護(hù)滲雜區(qū)10的背面蒸發(fā)Ti-Ni-Ag，形成下金屬化電極11。
[0034] 該制造方法簡單易行，通過在N型娃片1上設(shè)置兩個倒置Ξ極管T1和T2實現(xiàn)單向 TVS器件;通過合理設(shè)置結(jié)深和濃度，調(diào)整倒置Ξ極管T1的放大倍數(shù)至合適，實現(xiàn)單向TVS器 件低反向擊穿電壓和低漏電的效果。
【主權(quán)項】
1. 一種單向低壓TVS器件，其特征在于:包括N型硅片，所述N型硅片中設(shè)有雜區(qū)和p2 摻雜區(qū)，所述Pi摻雜區(qū)中設(shè)有Λ+摻雜區(qū)，所述P2摻雜區(qū)中設(shè)有N2+摻雜區(qū)，位于所述P 2摻雜區(qū) 遠(yuǎn)離Pi摻雜區(qū)一側(cè)的N型硅片中設(shè)有N3+摻雜區(qū)；所述N型硅片的正面設(shè)有氧化層，所述氧化 層的上表面設(shè)有上金屬化電極和互連金屬層，所述上金屬化電極通過貫穿氧化層的開孔與 Λ+摻雜區(qū)和N2+摻雜區(qū)的上表面連接，所述互連金屬層通過貫穿氧化層的開孔與內(nèi)摻雜區(qū)和 N3+摻雜區(qū)的上表面連接;所述N型硅片的背面設(shè)有N+摻雜區(qū)，所述N+摻雜區(qū)的背面設(shè)有下金 屬化電極。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單向低壓TVS器件，其特征在于:所述丹摻雜區(qū)的結(jié)深大于 Λ+摻雜區(qū)的結(jié)深，所述P2摻雜區(qū)的結(jié)深大于N2+摻雜區(qū)的結(jié)深。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單向低壓TVS器件，其特征在于:所述上金屬化電極和互 連金屬層的材質(zhì)為A1，所述下金屬化電極的材質(zhì)為Ti-Ni-Ag。
【文檔編號】H01L29/861GK205428949SQ201620137605
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年2月24日
【發(fā)明人】張超, 王成森, 姜瑞, 王志超
【申請人】江蘇捷捷微電子股份有限公司