一种高EB双极性半导体保护器件及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种高EB双极性半导体保护器件，包括芯片，芯片左上方设置2个NPN晶体管，芯片左下方设置2个PNP晶体管，芯片中部设置2个SCR晶闸管，芯片右部设置2个TRIAC晶闸管。制造方法，包括：提供N型CZ衬底硅片；将硅片衬底进行高温长时间湿氧氧化；P型隔离墙光刻；P型隔离墙扩散；二次光刻；基区扩散1；三次光刻；基区扩散2；四次光刻；磷扩散；LPCVD；五次光刻；金属化；六次光刻（金属反刻）；铝合金；背面金属化。本发明专利技术通过半导体功率器件建模仿真软件，在硅基内部集成PNP、NPN 晶体管、SCR闸流管、交流开关TRAIC多型源胞单元，通过合理版图布局，利用晶体管高EB电压特性、SCR触发导通机理、TRAIC双向导通、双向阻断特性实现集成互补、双极性保护功能。

A high EB bipolar semiconductor protection device and its manufacturing method

【技术实现步骤摘要】
一种高EB双极性半导体保护器件及其制造方法
本专利技术属于半导体器件
，涉及一种高EB耐压集成互补双极性半导体保护器件及其制造方法。
技术介绍
半导体防护器件主要应用于SLICS、CO、PBX、DLC、DSLAM、FITL、WLL、HFC、ISDN等网络、通信和电网的线路浪涌抑制保护。主要作用机理是当系统外部发生的各种干扰冲击引起的过电压、过电流异常状况时，器件能在微妙级时间内快速响应，由阻断状态转化为导通状态，通过对地泄放模式，保护系统安全，并且在干扰冲击后具有迅速自主恢复能力。针对外部因素引起的过电压、过电流防护模式，传统的的防护器件元器件类型有GSD、MOV、TVS、TSS等类型，仅能实现单一的保护功能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种贴片式连接器。本专利技术采用的技术方案是：一种高EB双极性半导体保护器件，其特征在于：包括芯片，所述芯片左上方设置2个以N型硅片衬底的NPN晶体管，所述芯片左下方设置2个PNP晶体管，所述芯片中部设置上下排列的2个SCR晶闸管，所述芯片右部区域设置上下排列的2个TRIAC晶闸管。一种高EB双极性半导体保护器件的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：提供N型CZ衬底硅片，进行双面抛光，电阻率30-35Ω·cm，片厚度210±5μm；步骤2：将硅片衬底进行高温长时间湿氧氧化，T=1150±10℃，t=12h[1h（O2）↑4h湿氧+1h(O2)+4h湿氧+2h(O2)+4h(N2,O2)↓]，氧化层厚度dsio2≥1.4μm；步骤3：P型隔离墙光刻，采用双面光刻机，SIO2腐蚀液，100负性光刻胶；步骤4：P型隔离墙扩散，离子注入条件：4.20E+15，160KV，再扩散条件：T=1270℃，t=20h；步骤5：二次光刻，采用SIO2腐蚀液，100负性光刻胶；步骤6：基区扩散1，离子注入条件：1.20E+13，80KV，硼再扩散条件：T=1265℃，t=40h；步骤7：三次光刻，采用SIO2腐蚀液，100负性光刻胶；步骤8：基区扩散2，硼预淀积，T=980℃，t=60min，要求：R□=25-26Ω/□，硼再扩散，T=1250℃，t=4h+12h（通2.5h湿氧），调试片要求：R□=42-44Ω/□，xj=20µm，dSiO2＞10000A；步骤9：四次光刻，采用SIO2腐蚀液，100负性光刻胶；步骤10：磷扩散，磷预淀积条件：T=1085℃、t=120min(通源)，要求：R□=0.9-0.95Ω/□，磷再扩散（需调试）条件：T=1200℃、t=60±Xmin湿氧；步骤11：LPCVD，条件：SIPOST=650℃、t=40min；步骤12：五次光刻，采用SIO2腐蚀液，450负性光刻胶；步骤13：金属化：双面蒸发铝，厚度2µm；步骤14：六次光刻（金属反刻），采用铝腐蚀液，450负性光刻胶；步骤15：铝合金，T=500℃、t=30min；步骤16：背面金属化，TI-NI-AG厚度分布为0.1/0.4/0.8µm；步骤17：芯片测试；步骤18：划片。所述N型硅片电阻率为30~35欧姆·厘米，晶向＜111＞，厚度210±5μm。本专利技术的优点：通过半导体功率器件建模仿真软件，在硅基内部集成了PNP、NPN晶体管、SCR闸流管、交流开关TRAIC多型源胞单元，通过合理版图布局，利用晶体管高EB电压特性、及SCR触发导通机理、TRAIC双向导通、双向阻断特性实现集成互补、双极性保护功能。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细叙述。图1为本专利技术的等效电路图；图2为本专利技术的功能原理图；图3为本专利技术的横向结构图；图4为本专利技术的纵向结构图。具体实施方式如图1-4所示，一种高EB双极性半导体保护器件，包括芯片，所述芯片左上方设置2个以N型硅片衬底的NPN晶体管，所述芯片左下方设置2个PNP晶体管，所述芯片中部设置上下排列的2个SCR晶闸管，所述芯片右部区域设置上下排列的2个TRIAC晶闸管。一种高EB双极性半导体保护器件的制造方法，包括以下步骤：步骤1：提供N型CZ衬底硅片，进行双面抛光，电阻率30-35Ω·cm，片厚度210±5μm；步骤2：将硅片衬底进行高温长时间湿氧氧化，T=1150±10℃，t=12h[1h（O2）↑4h湿氧+1h(O2)+4h湿氧+2h(O2)+4h(N2,O2)↓]，氧化层厚度dsio2≥1.4μm；步骤3：P型隔离墙光刻，采用双面光刻机，SIO2腐蚀液，100负性光刻胶；步骤4：P型隔离墙扩散，离子注入条件：4.20E+15，160KV，再扩散条件：T=1270℃，t=20h；步骤5：二次光刻，采用SIO2腐蚀液，100负性光刻胶；步骤6：基区扩散1，离子注入条件：1.20E+13，80KV，硼再扩散条件：T=1265℃，t=40h；步骤7：三次光刻，采用SIO2腐蚀液，100负性光刻胶；步骤8：基区扩散2，硼预淀积，T=980℃，t=60min，要求：R□=25-26Ω/□，硼再扩散，T=1250℃，t=4h+12h（通2.5h湿氧），调试片要求：R□=42-44Ω/□，xj=20µm，dSiO2＞10000A；步骤9：四次光刻，采用SIO2腐蚀液，100负性光刻胶；步骤10：磷扩散，磷预淀积条件：T=1085℃、t=120min(通源)，要求：R□=0.9-0.95Ω/□，磷再扩散（需调试）条件：T=1200℃、t=60±Xmin湿氧；步骤11：LPCVD，条件：SIPOST=650℃、t=40min；步骤12：五次光刻，采用SIO2腐蚀液，450负性光刻胶；步骤13：金属化：双面蒸发铝，厚度2µm；步骤14：六次光刻（金属反刻），采用铝腐蚀液，450负性光刻胶；步骤15：铝合金，T=500℃、t=30min；步骤16：背面金属化，TI-NI-AG厚度分布为0.1/0.4/0.8µm；步骤17：芯片测试；步骤18：划片。N型硅片电阻率为30~35欧姆·厘米，晶向＜111＞，厚度210±5μm。本专利技术中，如图4，芯片包含：NPN晶体管集电极BACK-N+深度80μm，表面浓度R□=0.1-0.2Ω/□，衬底N-电阻率30-35Ω·cm，宽度70μm，基区P-B深度60μm，发射区N-E深度10μm，分压环N+深度10μm，P+隔离墙单面结深度XJ=115μm；PNP晶体管集电极BACK-P+深度100μm，表面浓度R□=0.2-0.3Ω/□，衬底N-电阻率30-35Ω·cm,宽度50μm，基区N-B深度45μm，发射区P-E深度10μm，分压环N+深度10μm，P+隔离墙单面结深度XJ=115μm；NPNP闸流管SCR(Th1)BACK-P+深度100μm，衬底N-电阻率30-35Ω·cm，宽度60μm，P-B深度40μm，发射区N-E深度10μm，分压环N+深度10μm，P+隔离墙单面结深度XJ=115μm；PNPN闸流管SCR(Th2)BACK-N+深度80μm，衬底N-电阻率30-35Ω·cm,宽度70μm，P-B深度60μm，N-B深度45μm，P-E深度10μm，分压环N+深度10μm，P+隔离墙单面结深度XJ=115μm。本专利技术：有两个栅极（Gn和Gp），Gn偏置于负电池-Vbat一端,Gp偏置于正电池本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高EB双极性半导体保护器件，其特征在于：包括芯片，所述芯片左上方设置2个以N型硅片衬底的NPN晶体管，所述芯片左下方设置2个PNP晶体管，所述芯片中部设置上下排列的2个SCR晶闸管，所述芯片右部区域设置上下排列的2个TRIAC晶闸管。

【技术特征摘要】
1.一种高EB双极性半导体保护器件，其特征在于：包括芯片，所述芯片左上方设置2个以N型硅片衬底的NPN晶体管，所述芯片左下方设置2个PNP晶体管，所述芯片中部设置上下排列的2个SCR晶闸管，所述芯片右部区域设置上下排列的2个TRIAC晶闸管。2.根据权利要求1所述的一种高EB双极性半导体保护器件的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：提供N型CZ衬底硅片，进行双面抛光，电阻率30-35Ω·cm，片厚度210±5μm；步骤2：将硅片衬底进行高温长时间湿氧氧化，T=1150±10℃，t=7h[1小时干氧+5小时湿氧+1小时干氧]，氧化层厚度dsio2≥1.4μm；步骤3：P型隔离墙光刻，采用双面光刻机，SIO2腐蚀液，100负性光刻胶；步骤4：P型隔离墙扩散，离子注入条件：4.20E+15，160KV，再扩散条件：T=1270℃，t=20h；步骤5：二次光刻，采用SIO2腐蚀液，100负性光刻胶；步骤6：基区扩散1，离子注入条件：1.20E+13，80KV，硼再扩散条件：T=1265℃，t=40h；步骤7：三次光刻，采用SIO2腐蚀液，100负性光刻胶；步骤8：基区扩...

【专利技术属性】
技术研发人员：许志峰，
申请(专利权)人：启东吉莱电子有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32