瞬态电压抑制器及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种双向瞬态电压抑制器包括结构相同的第一器件及第二器件，所述第一器件包括第一导电类型的衬底、形成在所述衬底的上表面的第一导电类型的外延层、形成在所述外延层两侧且延伸至所述外延层内的第二导电类型的第一注入区、形成在所述第一注入区的上表面的第一氧化层及形成在所述外延层的上表面且位于所述第一注入区之间的第二导电类型的第二注入区，所述第一器件的衬底的下表面与所述第二器件的衬底的下表面相粘接。本发明专利技术还提供双向瞬态电压抑制器的制备方法，提高了双向瞬态电压抑制器的击穿电压和稳定性，降低了制备成本。

Transient voltage suppressor and its preparation method

The invention provides a bidirectional transient voltage suppressor comprising a first device and a second device with the same structure. The first device comprises a first conductive type substrate, a first conductive type epitaxy layer formed on the upper surface of the substrate, a first injection region of the second conductive type formed on both sides of the epitaxy layer and extended into the epitaxy layer, and a formation of the first injection region of the second conductive type. The first oxide layer on the upper surface of the entry region and the second injection region of the second conductive type formed on the upper surface of the epitaxy layer and located between the first injection region are bonded to the lower surface of the substrate of the first device and the substrate of the second device. The invention also provides a preparation method of the bidirectional transient voltage suppressor, improves the breakdown voltage and stability of the bidirectional transient voltage suppressor, and reduces the preparation cost.

【技术实现步骤摘要】
瞬态电压抑制器及其制备方法
本专利技术涉及一种半导体器件的
，尤其涉及瞬态电压抑制器及其制备方法。
技术介绍
瞬态电压抑制器(TransientVoltageSuppressor，TVS)是一种钳位过压保护器件，它能够在短时间内将浪涌电压固定在较低的电压水平，使后端电路免受过压损坏，其主要应用于手机、平板、电视机、电脑主板等各类接口电路中。瞬态电压抑制器按照保护方向可以分为单向瞬态电压抑制器和双向瞬态电压抑制器，单向瞬态电压抑制器主要应用于电源、耳机等端口的保护，而双向瞬态电压抑制器普遍应用于信号线之间以及交流环境下的保护。随着电子产品的不断发展，双向瞬态电压抑制器器件在信号传输接口中使用的愈加频繁，然而随着应用端传输速率的不断提升，相应的对瞬态电压抑制器的电学特性要求也越高，尤其对双向瞬态电压抑制器的电压的对称性提出了更高的要求。现有的双向瞬态电压抑制器为了保证双向击穿电压的对称性，通常采用平面工艺的方法，将两个N型区通过一次光刻、注入形成，然后将两个PN结用同一P型区来保证两个PN结的反向耐压基本一致。但这种方法存在明显的缺陷，由于硅片表面有两块相同的N型区域，且必须分开，导致每个方向的PN结面积都受到制约，使得瞬态电压抑制器在两个方向上的防浪涌能力都被弱化，如果要保证瞬态电压抑制器的浪涌能力，则需要增大整个瞬态电压抑制器的面积，而增大单个器件的面积，不仅意味着成本的增加，而且会影响器件在电路板上的正常使用。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种具有极佳的双向击穿电压对称性、未额外增加单个器件的面积，同时也增强了防浪涌能力和可靠性的双向瞬态电压抑制器，来解决上述存在的问题，一方面，本专利技术采用以下方案来实现。一种双向瞬态电压抑制器，其包括结结构相同的第一器件及第二器件，所述第一器件包括第一导电类型的衬底、形成在所述衬底的上表面的第一导电类型的外延层、形成在所述外延层两侧且延伸至所述外延层内的第二导电类型的第一注入区、形成在所述第一注入区的上表面的第一氧化层及形成在所述外延层的上表面且位于所述第一注入区之间的第二导电类型的第二注入区，所述第一器件的衬底的下表面与所述第二器件的衬底的下表面相粘接。本专利技术提供一种双向瞬态电压抑制器的有益效果为：通过在第一导电类型的衬底上形成第一导电类型的外延层，在所述外延层的两侧且延伸至所述外延层内形成第二导电类型的第一注入区，在所述第一注入区的上表面形成第一氧化层，在所述第一氧化层之间的所述外延层的上表面形成第二导电类型的第二注入区，在垂直于所述衬底的上表面的方向上，所述第一注入区与所述外延层之间的击穿电压大于所述第二注入区与所述外延层之间的击穿电压，所述第二器件与所述第一器件结构相同，所述第一器件的衬底的下表面与所述第二器件的衬底的下表面相粘接，形成结构对称的双向瞬态电压抑制器，在所述双向瞬态电压抑制器击穿导通时，电流沿着垂直于所述衬底的上表面的方向上流动，防止了所述双向瞬态电压抑制器的边缘击穿，提高了所述双向瞬态电压抑制器的耐压性能和可靠性。所述双向瞬态电压抑制器由结构对称的所述第一器件与所述第二器件组成，具有较强的双向对称性，从而提高了所述双向瞬态电压抑制器的稳定性。另一方面，本专利技术还提供一种双向瞬态电压抑制器的制备方法，其包括以下工艺步骤：S1：提供一个第一导电类型的衬底，在所述衬底的上表面形成第一导电类型的外延层；S2：对所述外延层的两侧进行光刻，注入第二导电类型形成第一注入区，在所述第一注入区的上表面形成第一氧化层及在所述第一衬底的下表面形成第二氧化层；S3：在所述外延层的上表面且位于所述第一注入区之间注入第二导电类型形成第二注入区；S4：向所述衬底的上表面涂覆光刻胶，去除所述衬底的下表面的所述第二氧化层，之后得到第一器件；采用上述S1～S4的步骤还得到与所述第一器件结构相同的第二器件，将所述第一器件的衬底的下表面与所述第二器件的衬底的下表面进行键合工艺，最后形成双向瞬态电压抑制器。本专利技术将结构相同的所述第一器件与所述第二器件通过键合工艺得到所述双向瞬态电压抑制器，所述双向瞬态电压抑制器在未增加面积的前提下，将所述第一器件的衬底的下表面与所述第二器件的衬底的下表面粘粘接，使得所述双向瞬态电压抑制器在各方向形成的PN结面积增大，提高了所述双向瞬态电压抑制器的防浪涌电流的能力和电学特性。所述双向瞬态电压抑制器与同等面积下单向瞬态电压抑制器的防浪涌电流的能力相同，但比单向瞬态电压抑制器具有更好的负向浪涌特性。由于在同时工艺形成的所述第一器件和所述第二器件，尤其在形成所述外延层和所述第一注入区注入时，所述第一器件与所述第二器件同时制备形成，其掺杂注入量和外延生长状态几乎一致，因此所述双向瞬态电压抑制器在各方向的PN结浓度、结深、面积大小及制备过程基本相同，故在所述双向瞬态电压抑制器的两个方向击穿电压全一致，具有极强的双向对称性，从而提高所述双向瞬态电压抑制器的稳定性。在所述外延层的两侧增加了所述第一注入区和所述第一氧化层，所述第一注入区与所述外延层的导电类型不同，所述第一注入区与所述外延层之间的击穿电压远大于所述第二注入区与所述外延层之间的击穿电压，所述双向瞬态电压抑制器在击穿导通时，电流路径完成在所述第一器件与所述第二器件内，防止了所述双向瞬态电压抑制器的边缘击穿，降低了漏电流，同时提高了所述双向瞬态电压抑制器的可靠性。将所述第一器件与所述第二器件合二为一制得，未额外增加单个所述第一器件及所述第二器件的面积，所以实际并未增加成本，从而降低了所述双向瞬态电压抑制器的制备成本。附图说明本专利技术的下列附图在此作为本专利技术的一部分用于理解本专利技术。附图中示出了本专利技术的实施例及其描述，用来解释本专利技术的原理。图1为本专利技术双向瞬态电压抑制器的结构示意图；图2至图6为本专利技术双向瞬态电压抑制器的制备过程图；图7为本专利技术双向瞬态电压抑制器的制备流程图；图8为本专利技术双向瞬态电压抑制器的等效电路图。图中：双向瞬态电压抑制器1；第一器件2；第二器件3；衬底10；外延层20；第一注入区21；第一氧化层22；第二氧化层23；第二注入区24。具体实施方式在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本专利技术更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本专利技术可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本专利技术发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“横向”、“纵向”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该专利技术产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。参阅图1，本专利技术提供一种双向瞬态电压抑制器1，其包括结构相同的第一器件2及第二器件3，所述第一器件2包括第一导电类型的衬底10、形成在所述衬底10的上表面的第一导电类型的外延层20、形成在所述外延层20两侧且延伸至所述外延层20内的第二导电类型的第一注入区21、形成在所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双向瞬态电压抑制器，其特征在于：其包括结构相同的第一器件及第二器件，所述第一器件包括第一导电类型的衬底、形成在所述衬底的上表面的第一导电类型的外延层、形成在所述外延层两侧且延伸至所述外延层内的第二导电类型的第一注入区、形成在所述第一注入区的上表面的第一氧化层及形成在所述外延层的上表面且位于所述第一注入区之间的第二导电类型的第二注入区，所述第一器件的衬底的下表面与所述第二器件的衬底的下表面相粘接。

【技术特征摘要】
1.一种双向瞬态电压抑制器，其特征在于：其包括结构相同的第一器件及第二器件，所述第一器件包括第一导电类型的衬底、形成在所述衬底的上表面的第一导电类型的外延层、形成在所述外延层两侧且延伸至所述外延层内的第二导电类型的第一注入区、形成在所述第一注入区的上表面的第一氧化层及形成在所述外延层的上表面且位于所述第一注入区之间的第二导电类型的第二注入区，所述第一器件的衬底的下表面与所述第二器件的衬底的下表面相粘接。2.根据权利要求1所述的瞬态电压抑制器，其特征在于：所述衬底的掺杂浓度大于所述外延层的掺杂浓度。3.根据权利要求1所述的双向瞬态电压抑制器，其特征在于：，所述第一注入区的浓度小于所述第二注入区的浓度。4.一种如权利要求1所述双向瞬态电压抑制器的制备方法，所述双向瞬态电压抑制器包括结构相同的第一器件及第二器件，其特征在于，所述第一器件的制备方法包括：S1：提供一个第一导电类型的衬底，在所述衬底的上表面形成第一导电类型的外延层；S2：对所述外延层的两侧进行光刻，注入第二导电类型形成第一注入区，在所述第一注入区的上表面形成第一氧化层及在所述衬底的下表面形成第二氧化层；S3：在所述外延层的上表面且位于所述第一注入区之间注入第二导电类型形成第二注入区；S4：向所述衬底的上表面涂覆光刻胶，去除所述衬底的下表面的所述第二氧化层，之后得到第一器件；采用上述S1～S4的步骤还得到与所述第一器件结构相同的第二器件，将所述第一器件的衬底的下表面与所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：深圳市诚朗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44