一种低残压浪涌保护器件及制造方法技术

本发明专利技术公开了一种低残压浪涌保护器件及制造方法，属于功率器件技术领域，包括：第一导电类型衬底层；第一导电类型外延层，第二导电类型掺杂区，第一导电类型掺杂区，保护层，生长于外延层的上表面，保护层上设有接触孔，接触孔用于将第一导电类型掺杂区和第二导电类型掺杂区暴露；保护层上表面和接触孔内形成有第一金属层，第一金属层将第一导电类型掺杂区和第二导电类型掺杂区形成的P‑N结短路；有益效果在于：更大幅度地将瞬态浪涌电压钳制在一个更低的范围。

A low residual voltage surge protection device and its manufacturing method

【技术实现步骤摘要】
一种低残压浪涌保护器件及制造方法
本专利技术涉及功率器件
，尤其涉及一种低残压浪涌保护器件及制造方法。
技术介绍
随着科学技术的不断进步，消费类电子产品的电池续航能力越来越受到消费者的关注，而电池的续航时间越长随之而来的问题是充电时间的延长，要实现快速充电那么充电的电流必须变大，输出电压要相应的提高，目前大多电子产品充电端电压由原来的5V提升到9V或12V，充电电流提高到2A、2.5A等。在实际应用过程中，充电时的插拔动作、外界静电以及电路系统中产生的瞬态毛刺电压或浪涌电压都可能会对后端电路造成无法恢复的损坏。因此，如何把这些瞬态高压钳制在系统能接受的安全电压范围内，同时保证后端电路的持续稳定工作一直是一个具有挑战性的课题。TVS(TransientVoltageSuppressor)，即瞬态抑制二极管，是一种普遍使用的高效浪涌保护器件，可以在极快的时间内(亚纳秒级)吸收瞬态高浪涌，把两端电压钳制在一个预定的数值上，从而保护后端电路元器件不受瞬态尖峰脉冲的冲击。因此，TVS在保护设备或电路免受静电、电感性负载切换时产生的瞬变电压，以及感应雷电所产生的过电压中扮演着非常重要角色。如图1所示，传统的单向12VTVS器件结构是在N型外延层上直接掺杂p型杂质形成p-n结，然后在正反面淀积金属形成单向二极管，此类TVS结构简单，其I-V特征曲线如图2所示，当出现瞬态浪涌的时候其钳位电压较高，且浪涌电流越大对应的钳位电压越高。而后端电路通常需要维持在恒定的电压状态，过高的钳位电压会使得后端电路因难以承受而烧毁。
技术实现思路
根据现有技术中存在的上述问题，现提供一种低残压浪涌保护器件及制造方法，该器件通过在传统器件的基础上引入n-p-n结构，同时将阳极p-n结短路，当一个高压浪涌加在该低残压浪涌保护器件两端时，p-n结雪崩击穿后载流子从p+区域引走，一部分载流子跃过阳极p-n结的内建电场经过n+被引到阳极，此过程可以更大幅度地将瞬态浪涌电压钳制在一个更低的范围。上述技术方案具体包括：一种低残压浪涌保护器件的制造方法，其中包括：步骤S1，提供一第一导电类型衬底；步骤S2，于所述衬底上生长第一导电类型外延层；步骤S3，于所述外延层上制作一氧化层；步骤S4，于所述外延层内通过离子注入形成第二导电类型掺杂区；步骤S5，于所述第二导电类型掺杂区内通过离子注入形成第一导电类型掺杂区；步骤S6，在所述氧化层上涂上一层光刻胶，并通过光刻工艺定义隔离槽的位置；步骤S7，通过干法刻蚀工艺刻蚀所述氧化层以暴露对应于所述隔离槽位置处的所述外延层；步骤S8，去除光刻胶，并以所述氧化层为硬掩膜对所述外延层进行刻蚀，以形成所述隔离槽，所述隔离槽环绕所述第二导电类型掺杂区设置；步骤S9，去除所述氧化层，并在所述外延层的顶层沉积TEOS，使TEOS填充满所述隔离槽；步骤S10，通过光刻工艺定义接触孔的位置，并通过湿法刻蚀工艺去除接触孔中的TEOS，以将所述第一导电类型掺杂区和所述第二导电类型掺杂区暴露；步骤S11，在所述浪涌保护器件的表面沉积金属层，并对浪涌保护器件背面的金属层进行减薄处理。优选地，其中，所述隔离槽贯穿所述衬底层和所述外延层。优选地，其中，所述外延层为轻掺杂。优选地，其中，所述衬底层为轻掺杂。优选地，其中，所述第一导电类型掺杂区为重掺杂。优选地，其中，所述第二导电类型掺杂区为重掺杂。一种低残压浪涌保护器件，其中包括：第一导电类型衬底层；第一导电类型外延层，生长于所述衬底层的上表面，所述外延层上表面形成有第二导电类型掺杂区；于所述第二导电类型掺杂区上表面形成有第一导电类型掺杂区；保护层，生长于所述外延层的上表面，所述保护层上设有接触孔，所述接触孔用于将所述第一导电类型掺杂区和所述第二导电类型掺杂区暴露；所述保护层上表面和所述接触孔内形成有第一金属层，所述第一金属层将所述第一导电类型掺杂区和所述第二导电类型掺杂区形成的P-N结短路；所述第一导电衬底层的下表面形成有第二金属层。优选地，其中，还包括：隔离槽，所述隔离槽贯穿所述衬底层和所述外延层，所述隔离槽环绕所述第二导电类型掺杂区设置。优选地，其中，所述隔离槽内填充TEOS。上述技术方案的有益效果在于：提供一种低残压浪涌保护器件及制造方法，该器件通过在传统器件的基础上引入n-p-n结构，同时将阳极p-n结短路，当一个高压浪涌加在该低残压浪涌保护器件两端时，p-n结雪崩击穿后载流子从p+区域引走，一部分载流子跃过阳极p-n结的内建电场经过n+被引到阳极，此过程可以更大幅度地将瞬态浪涌电压钳制在一个更低的范围。附图说明图1是传统单向12VTVS器件的结构示意图；图2是传统单向12VTVS器件的I-V特征曲线；图3是本专利技术的较佳实施例中，一种低残压浪涌保护器件结构示意图；图4-图10是本专利技术的较佳实施例中，一种低残压浪涌保护器件的制作方法在各步骤中的结构示意图；图11是本专利技术的较佳实施例中，一种低残压浪涌保护器件的I-V特征曲线；图12是传统单向12VTVS器件的浪涌图；图13是本专利技术的较佳实施例中，一种低残压浪涌保护器件的浪涌图；说明书附图标记表示说明：衬底(10)，外延层(20)，第二导电类型掺杂区(30)，第一导电类型掺杂区(40)，保护层(50)，隔离槽(60)，第一金属层(70)，第二金属层(80)，氧化层(90)，光刻胶(100)。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，但不作为本专利技术的限定。一种低残压浪涌保护器件的制造方法，如图3-10所示，其中包括：步骤S1，提供一第一导电类型衬底10；步骤S2，于衬底10上生长第一导电类型外延层20；步骤S3，于外延层20上制作一氧化层90；具体的，在本实施例中，通过热氧化的方式在第一导电类型外延层20上生长一层的氧化层90。步骤S4，于外延层20内通过离子注入形成第二导电类型掺杂区30；具体的，在本实施例中，在氧化层90上涂上光刻胶100，通过一张光刻掩膜版进行光刻蚀，实现第二导电类型掺杂区30的图形转移，通过光罩定义出第二导电类型掺杂去的窗口区，然后在窗口区注入1015cm-3浓度的硼，随后去掉光刻胶100后，在1050℃退火形成第二导电类型掺杂区30。步骤S5，于第二导电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低残压浪涌保护器件的制造方法，其特征在于，包括：/n步骤S1，提供一第一导电类型衬底；/n步骤S2，于所述衬底上生长第一导电类型外延层；/n步骤S3，于所述外延层上制作一氧化层；/n步骤S4，于所述外延层内通过离子注入形成第二导电类型掺杂区；/n步骤S5，于所述第二导电类型掺杂区内通过离子注入形成第一导电类型掺杂区；/n步骤S6，在所述氧化层上涂上一层光刻胶，并通过光刻工艺定义隔离槽的位置；/n步骤S7，通过干法刻蚀工艺刻蚀所述氧化层以暴露对应于所述隔离槽位置处的所述外延层；/n步骤S8，去除光刻胶，并以所述氧化层为硬掩膜对所述外延层进行刻蚀，以形成所述隔离槽，所述隔离槽环绕所述第二导电类型掺杂区设置；/n步骤S9，去除所述氧化层，并在所述外延层的顶层沉积TEOS，使TEOS填充满所述隔离槽；/n步骤S10，通过光刻工艺定义接触孔的位置，并通过湿法刻蚀工艺去除接触孔中的TEOS，以将所述第一导电类型掺杂区和所述第二导电类型掺杂区暴露；/n步骤S11，在所述浪涌保护器件的表面沉积金属层，并对浪涌保护器件背面的金属层进行减薄处理。/n

【技术特征摘要】
1.一种低残压浪涌保护器件的制造方法，其特征在于，包括：
步骤S1，提供一第一导电类型衬底；
步骤S2，于所述衬底上生长第一导电类型外延层；
步骤S3，于所述外延层上制作一氧化层；
步骤S4，于所述外延层内通过离子注入形成第二导电类型掺杂区；
步骤S5，于所述第二导电类型掺杂区内通过离子注入形成第一导电类型掺杂区；
步骤S6，在所述氧化层上涂上一层光刻胶，并通过光刻工艺定义隔离槽的位置；
步骤S7，通过干法刻蚀工艺刻蚀所述氧化层以暴露对应于所述隔离槽位置处的所述外延层；
步骤S8，去除光刻胶，并以所述氧化层为硬掩膜对所述外延层进行刻蚀，以形成所述隔离槽，所述隔离槽环绕所述第二导电类型掺杂区设置；
步骤S9，去除所述氧化层，并在所述外延层的顶层沉积TEOS，使TEOS填充满所述隔离槽；
步骤S10，通过光刻工艺定义接触孔的位置，并通过湿法刻蚀工艺去除接触孔中的TEOS，以将所述第一导电类型掺杂区和所述第二导电类型掺杂区暴露；
步骤S11，在所述浪涌保护器件的表面沉积金属层，并对浪涌保护器件背面的金属层进行减薄处理。


2.根据权利要求1所述的低残压浪涌保护器件的制造方法，其特征在于，所述隔离槽贯穿所述衬底层和所述外延层。


3.根据权利要求1所述的低残压浪涌保护器件的制造方法，其特征在于，所述外延层为轻掺杂...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙春明，陈敏，郑超，欧新华，袁琼，赵大雨，
申请(专利权)人：上海芯导电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31