瞬变电压抑制二极管制造技术

本发明专利技术公开一种瞬变电压抑制二极管，其第一绝缘钝化保护层由第一沟槽底部延伸至第一重掺杂N型区表面的边缘区域，所述第二沟槽的表面覆盖有第二绝缘钝化保护层，此第二绝缘钝化保护层由第二沟槽底部延伸至第二重掺杂N型区表面的边缘区域；第一重掺杂N型区的表面覆盖作为电极的第一金属层，第二重掺杂N型区的表面覆盖作为电极的第二金属层；重掺杂P型区与第一重掺杂N型区接触的区域且位于边缘的四周区域具有第一轻掺杂N型区，此第一轻掺杂N型区的上表面与第一重掺杂N型区的接触，此第一轻掺杂N型区的外侧面与第一沟槽接触。本发明专利技术大大降低整个器件的反向漏电流，从而进一步降低了功耗，避免了器件的局部温升，提高了电路稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种双向瞬态电压抑制器件，具体涉及一种瞬变电压抑制二极管。
技术介绍
瞬态电压抑制器件用于并联于被保护电路两端，处于待机状态，当电路两端受到瞬态脉冲或浪涌电流冲击，并且脉冲幅度超过TVS的击穿电压时，TVS能以极快的速度把两端的阻抗由高阻抗变为低阻抗实现导通，并吸收瞬态脉冲。在此状态下，其两端的电压基本不随电流值变化，从而把它两端的电压箝位在一个预定的数值，该值约为击穿电压的1.3～1.6倍，以而保护后面的电路元件不受瞬态脉冲的影响。现有的TVS的击穿电压在6V到600V之间。一般采用单晶硅中扩散受主、施主杂质，通过调整单晶硅电阻率控制产品的击穿电压，并以台面玻璃钝化工艺达到需要电特性。正常情况下TVS在电路中处于待机状态，只有在较低的反向漏电流条件下，才能减少器件功耗。通常在TVS两端施加反向电压VR可测试反向漏电流。反向漏电流基本上取决于瞬态电压抑制器件的击穿模式，当击穿电压>10V时，击穿模式为雪崩击穿，该模式下反向漏电流较小，约在1uA以下。当击穿电压<10V时，随着电压的减小，所用单晶的掺杂浓度提高，击穿模式由雪崩击穿逐步转变为隧道击穿。对普通的台面玻璃钝化工艺来说，低压TVS反向漏电流会增加几个数量级，一般接近1mA。相应的，其功耗也会增加几个数量级，该功耗会增加器件的局部温升，导致电路不稳定，严重影响器件工作的稳定性和寿命。
技术实现思路
本专利技术提供一种瞬变电压抑制二极管，该双向瞬态电压抑制器件在低压隧道击穿模式下，降低漏电流中来自表面的漏电流，大大降低整个器件的反向漏电流，从而进一步降低了功耗，避免了器件的局部温升，提高了电路稳定性和可靠性。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种瞬变电压抑制二极管，包括具有第一重掺杂N型区、重掺杂P型区和第二重掺杂N型区的P型单晶硅片，此第一重掺杂N型区、第二重掺杂N型区分别位于重掺杂P型区两侧，P型单晶硅片两侧面四周分别具有第一沟槽、第二沟槽，此第一沟槽位于第一重掺杂N型区四周并延伸至重掺杂P型区的上部，此第二沟槽位于第二重掺杂N型区四周并延伸至重掺杂P型区的下部；所述第一沟槽的表面覆盖有第一绝缘钝化保护层，此第一绝缘钝化保护层由第一沟槽底部延伸至第一重掺杂N型区表面的边缘区域，所述第二沟槽的表面覆盖有第二绝缘钝化保护层，此第二绝缘钝化保护层由第二沟槽底部延伸至第二重掺杂N型区表面的边缘区域；第一重掺杂N型区的表面覆盖作为电极的第一金属层，第二重掺杂N型区的表面覆盖作为电极的第二金属层；其特征在于：所述重掺杂P型区与第一重掺杂N型区接触的区域且位于边缘的四周区域具有第一轻掺杂N型区，此第一轻掺杂N型区的上表面与第一重掺杂N型区的接触，此第一轻掺杂N型区的外侧面与第一沟槽接触；所述重掺杂P型区与第二重掺杂N型区接触的区域且位于边缘的四周区域具有第二轻掺杂N型区，此第二轻掺杂N型区的下表面与第二重掺杂N型区的接触，此第二轻掺杂N型区的外侧面与第二沟槽接触。上述技术方案中的有关内容解释如下：1.上述方案中，所述第一轻掺杂N型区与重掺杂P型区的接触面为弧形面，所述第二轻掺杂N型区与重掺杂P型区的接触面为弧形面。2.上述方案中，所述第一轻掺杂N型区的浓度扩散结深大于第一重掺杂N型区的浓度扩散结深，比值为1.5~2：1；所述第二轻掺杂N型区的浓度扩散结深大于第二重掺杂N型区的浓度扩散结深，比值为1.5~2：1。由于上述技术方案运用，本专利技术与现有技术相比具有下列优点和效果：本专利技术瞬变电压抑制二极管，其包括具有第一重掺杂N型区、重掺杂P型区和第二重掺杂N型区的P型单晶硅片，重掺杂P型区与第一重掺杂N型区接触的区域且靠位于重掺杂P型区边缘的四周区域具有第一轻掺杂N型区，此第一轻掺杂N型区的上表面与第一重掺杂N型区的下表面接触，此第一轻掺杂N型区的外侧面与第一沟槽接触，重掺杂P型区与第二重掺杂N型区接触的区域且靠位于重掺杂P型区边缘的四周区域具有第二轻掺杂N型区，此第二轻掺杂N型区的下表面与第二重掺杂N型区的上表面接触，此第二轻掺杂N型区的外侧面与第二沟槽接触；在低压（10V以下）TVS在隧道击穿模式下，降低漏电流中来自表面的漏电流，大大降低整个器件的反向漏电流，从而进一步降低了功耗，避免了器件的局部温升，提高了电路稳定性和可靠性。附图说明附图1为现有双向瞬态电压抑制器件结构示意图；附图2为本专利技术瞬变电压抑制二极管结构示意图；附图3为附图2的局部结构示意图。以上附图中：1、重掺杂P型区；2、第一重掺杂N型区；3、P型单晶硅片；4、第一沟槽；5、第一绝缘钝化保护层；6、第一金属层；7、第二金属层；8、第一轻掺杂N型区；9、第二重掺杂N型区；10、第二沟槽；11、第二绝缘钝化保护层；12、第二轻掺杂N型区。具体实施方式下面结合附图及实施例对本专利技术作进一步描述：实施例：一种瞬变电压抑制二极管，包括具有第一重掺杂N型区2、重掺杂P型区1和第二重掺杂N型区9的P型单晶硅片3，此第一重掺杂N型区2、第二重掺杂N型区9分别位于重掺杂P型区1两侧，P型单晶硅片3两侧面四周分别具有第一沟槽4、第二沟槽10，此第一沟槽4位于第一重掺杂N型区2四周并延伸至重掺杂P型区1的上部，此第二沟槽10位于第二重掺杂N型区9四周并延伸至重掺杂P型区1的下部；所述第一沟槽4的表面覆盖有第一绝缘钝化保护层5，此第一绝缘钝化保护层5由第一沟槽4底部延伸至第一重掺杂N型区2表面的边缘区域，所述第二沟槽10的表面覆盖有第二绝缘钝化保护层11，此第二绝缘钝化保护层11由第二沟槽10底部延伸至第二重掺杂N型区9表面的边缘区域；第一重掺杂N型区2的表面覆盖作为电极的第一金属层6，第二重掺杂N型区9的表面覆盖作为电极的第二金属层7；所述重掺杂P型区1与第一重掺杂N型区2接触的区域且位于边缘的四周区域具有第一轻掺杂N型区8，此第一轻掺杂N型区8的上表面与第一重掺杂N型区2的接触，此第一轻掺杂N型区8的外侧面与第一沟槽4接触；所述重掺杂P型区1与第二重掺杂N型区9接触的区域且位于边缘的四周区域具有第二轻掺杂N型区12，此第二轻掺杂N型区12的下表面与第二重掺杂N型区9的接触，此第二轻掺杂N型区12的外侧面与第二沟槽10接触。上述第一轻掺杂N型区8与重掺杂P型区1的接触面为弧形面，所述第二轻掺杂N型区12与重掺杂P型区1的接触面为弧形面。上述第一轻掺杂N型区8的浓度扩散结深大于第一重掺杂N型区2的浓度扩散结深，比值为1.5~2：1；所述第二轻掺杂N型区12的浓度扩散结深大于第二重掺杂N型区9的浓度扩散结深，比值为1.5~2：。选用高掺杂P型单晶，以获得更低的击穿电压。采用较低浓度的磷源在晶片不同区域选择性扩散，形成低浓度扩散区，磷源掺杂浓度在1019～1020数量级，扩散温度在1000～1200℃，该区域与芯片尺寸相关。再在晶片同侧扩散高浓度磷源，形成高浓度扩散区，磷源掺杂浓度在1021数量级，扩散温度在1240～1260℃。两步扩散通过时间控制，使得低浓度扩散结深大于高浓度扩散结深，比值约为1.5～2。第二步进行台面造型，沿低浓度扩散区进行腐蚀，并通过设计保证侧向腐蚀宽度小于低浓度扩散区宽度。腐蚀深度大于低浓度扩散结深。第三步通过清洗去除晶片表面颗粒、金属离子、有机物等。第四步进行表面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种瞬变电压抑制二极管，包括具有第一重掺杂N型区（2）、重掺杂P型区（1）和第二重掺杂N型区（9）的P型单晶硅片（3），此第一重掺杂N型区（2）、第二重掺杂N型区（9）分别位于重掺杂P型区（1）两侧，P型单晶硅片（3）两侧面四周分别具有第一沟槽（4）、第二沟槽（10），此第一沟槽（4）位于第一重掺杂N型区（2）四周并延伸至重掺杂P型区（1）的上部，此第二沟槽（10）位于第二重掺杂N型区（9）四周并延伸至重掺杂P型区（1）的下部；所述第一沟槽（4）的表面覆盖有第一绝缘钝化保护层（5），此第一绝缘钝化保护层（5）由第一沟槽（4）底部延伸至第一重掺杂N型区（2）表面的边缘区域，所述第二沟槽（10）的表面覆盖有第二绝缘钝化保护层（11），此第二绝缘钝化保护层（11）由第二沟槽（10）底部延伸至第二重掺杂N型区（9）表面的边缘区域；第一重掺杂N型区（2）的表面覆盖作为电极的第一金属层（6），第二重掺杂N型区（9）的表面覆盖作为电极的第二金属层（7）；其特征在于：所述重掺杂P型区（1）与第一重掺杂N型区（2）接触的区域且位于边缘的四周区域具有第一轻掺杂N型区（8），此第一轻掺杂N型区（8）的上表面与第一重掺杂N型区（2）的接触，此第一轻掺杂N型区（8）的外侧面与第一沟槽（4）接触；所述重掺杂P型区（1）与第二重掺杂N型区（9）接触的区域且位于边缘的四周区域具有第二轻掺杂N型区（12），此第二轻掺杂N型区（12）的下表面与第二重掺杂N型区（9）的接触，此第二轻掺杂N型区（12）的外侧面与第二沟槽（10）接触；所述第二轻掺杂N型区（12）与重掺杂P型区（1）的接触面为弧形面；所述第二轻掺杂N型区（12）的浓度扩散结深大于第二重掺杂N型区（9）的浓度扩散结深，比值为1.5~2：1。...

【技术特征摘要】
1.一种瞬变电压抑制二极管，包括具有第一重掺杂N型区（2）、重掺杂P型区（1）和第二重掺杂N型区（9）的P型单晶硅片（3），此第一重掺杂N型区（2）、第二重掺杂N型区（9）分别位于重掺杂P型区（1）两侧，P型单晶硅片（3）两侧面四周分别具有第一沟槽（4）、第二沟槽（10），此第一沟槽（4）位于第一重掺杂N型区（2）四周并延伸至重掺杂P型区（1）的上部，此第二沟槽（10）位于第二重掺杂N型区（9）四周并延伸至重掺杂P型区（1）的下部；所述第一沟槽（4）的表面覆盖有第一绝缘钝化保护层（5），此第一绝缘钝化保护层（5）由第一沟槽（4）底部延伸至第一重掺杂N型区（2）表面的边缘区域，所述第二沟槽（10）的表面覆盖有第二绝缘钝化保护层（11），此第二绝缘钝化保护层（11）由第二沟槽（10）底部延伸至第二重掺杂N型区（9）表面的边缘区域；第一重掺杂...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙玉华，
申请(专利权)人：苏州固锝电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32