【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体防护器件，具体涉及一种过压浪涌保护器件及其制造方法。
技术介绍
1、瞬态浪涌抑制器是一种过压浪涌防护器件，它利用没有门极的晶闸管做为瞬态浪涌泄放通路，具有响应速度快、浪涌能力强、结电容低、可靠性高等优点，因而广泛应用于各种电子保护线路中。
2、如图1所示，瞬态浪涌抑制器包含两个反向并联的无门极晶闸管，任一晶闸管都包含p型掺杂发射区、n-型衬底、n型掺杂区、p型掺杂基区和n型短路发射区，当t1-t2之间的瞬态电压达到由n型掺杂区和p型掺杂基区构成的pn结的击穿电压时，晶闸管发生动作，当电压达到转折电压vbo时，器件发生转折，形成低阻抗通路，泄放掉浪涌电流，同时器件两端将钳位在一个2v左右的低电压vt上，从而起到过压保护作用，其典型i-v动作曲线如图2所示，当器件两端的电压低于断态电压vdrm时，器件呈现极低漏电的高阻抗状态，传统瞬态浪涌抑制器的制造流程，其步骤一般包括n-型衬底准备、一次氧化、在表面形成氧化层、一次光刻形成n型掺杂区窗口、磷离子注入、注入推结、基区硼扩散、发射区磷扩散、沟槽光刻、玻璃钝化和电极形成，为了形成合适掺杂浓度的n型掺杂区以达到420v的击穿电压，通常磷注入剂量在5e12cm-2级别，需要极长的注入推结时间，典型推结工艺为温度1270℃，时间200-300h，以形成一定结深和浓度分布的n型掺杂区。
3、然而，如此长的扩散时间将导致生产效率大大降低，过长的极高温扩散还会诱生晶圆缺陷，导致产品参数不稳定，对生产设备造成一定程度的损伤，影响其使用寿命。
【技术保护点】
1.一种过压浪涌保护器件，其特征在于，包括N型半导体衬底(1)，所述N型半导体衬底(1)的上侧面设置有第二P型掺杂基区(3)，所述N型半导体衬底(1)的下侧面设置有第一P型掺杂基区(2)，所述第二P型掺杂基区(3)内设置有第一N型发射区(6)，所述第一P型掺杂基区(2)内设置有第二N型发射区(601)，所述N型半导体衬底(1)的上侧面两端和下侧面两端均设置有沟槽区(5)，所述沟槽区(5)内设置有玻璃钝化层(7)，所述N型半导体衬底(1)内位于沟槽区(5)的底部和第二P型掺杂基区(3)的下方处设置有第一N型掺杂区(501)，所述N型半导体衬底(1)内位于沟槽区(5)的底部和第一P型掺杂基区(2)的上方处设置有第二N型掺杂区(502)，所述第一N型掺杂区(501)和第二N型掺杂区(502)呈对角线设置，所述第二P型掺杂基区(3)的上侧面和第一P型掺杂基区(2)的下侧面均设置有金属层(8)。
2.一种权利要求1所述的过压浪涌保护器件的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步：衬底准备、抛光步骤；第二步：基区掺杂步骤；第三步：沟槽光刻步骤；第四步：电压调制区光刻步骤；第五步
3.根据权利要求2所述的一种过压浪涌保护器件的制造方法，其特征在于，所述衬底准备、抛光步骤包括：选用N型半导体衬底(1)的材料为N型硅单晶片，其电阻率ρ：40～60Ω·㎝，将其双面抛光至厚度200～220μm。
4.根据权利要求3所述的一种过压浪涌保护器件的制造方法，其特征在于，所述基区掺杂步骤包括：采用离子注入工艺在N型半导体衬底(1)的上侧面和下侧面注入硼，注入剂量为5e14～2e15，能量80keV，注入后进行推结扩散，温度T＝1250±5℃，时间t＝20-30h，结深25-35μm，推结后在表面生长一层二氧化硅氧化层(4)，厚度Tox≥1.5μm。
5.根据权利要求4所述的一种过压浪涌保护器件的制造方法，其特征在于，所述沟槽光刻步骤包括：采用双面对准曝光方式，利用沟槽光刻光刻板，经过匀胶、曝光、显影、腐蚀工步在N型半导体衬底(1)的上侧面和下侧面形成沟槽图案，采用湿法腐蚀的方式对窗口区的硅进行刻蚀，刻蚀液中的硝酸、氢氟酸和冰乙酸的体积比为6:3:1，刻蚀温度8±0.5℃，沟槽刻蚀深度50-60μm，形成沟槽区(5)。
6.根据权利要求5所述的一种过压浪涌保护器件的制造方法，其特征在于，所述电压调制区光刻步骤包括：利用光刻板，经过匀胶、曝光、显影、腐蚀工步在N型半导体衬底(1)的上侧面和下侧面形成电压调制区图案，形成第一N型掺杂区(501)和第二N型掺杂区(502)。
7.根据权利要求6所述的一种过压浪涌保护器件的制造方法，其特征在于，所述磷离子注入及推结步骤包括：注入磷离子，注入剂量为5e12～2e14，能量100keV，带胶注入，注入后用等离子干法去胶方式去除光刻胶，推结选用温度T＝1260±5℃,时间t＝5h～10h，推结后在表面生长一层厚度厚度的二氧化硅层。
8.根据权利要求7所述的一种过压浪涌保护器件的制造方法，其特征在于，所述发射区光刻步骤包括：利用发射区光刻板，经过匀胶、曝光、显影、腐蚀、去胶工步在N型半导体衬底(1)的上侧面形成第一N型发射区(6)、在N型半导体衬底(1)的下侧面形成第二N型发射区(601)，所述磷扩散步骤包括：磷预沉积步骤为：利用三氯氧磷做为扩散掺杂源，在N型半导体衬底(1)的表面形成一定表面浓度的掺杂区，沉积温度1030℃～1130℃，时间60min～180min，通源量0.5L/min～1.5L/min，沉积方块电阻0.6Ω～1.6Ω，推结步骤为：先用HF:去离子水为1:10的漂洗液漂掉硅片表面的磷硅玻璃，再进行推结，推结温度T＝1100±5℃,时间t＝1～3h。
9.根据权利要求8所述的一种过压浪涌保护器件的制造方法，其特征在于，所述沟槽钝化步骤包括：利用光阻钝化工艺，经过匀光阻玻璃胶、曝光、显影、玻璃烧结工步在N型半导体衬底(1)上沟槽区(5)处形成玻璃钝化层(7)，典型烧结工艺条件为：温度810±5℃，时间30min，所述金属蒸发步骤包括：利用电子束蒸发方式，在N型半导体衬底(1)的上侧面和下侧面蒸发钛镍银层，厚度为钛镍银
10.根据权利要求9所述的一种过压浪涌保护器件的制造方法，其特征在于，所述金属光刻步骤包括：利用金属区光刻板，经过匀胶、曝光、显影、金属腐蚀、去胶工步在N型半导体衬底(1)的上侧面和下侧面形成金属层(8)，所述真空合金步骤包括...
【技术特征摘要】
1.一种过压浪涌保护器件，其特征在于，包括n型半导体衬底(1)，所述n型半导体衬底(1)的上侧面设置有第二p型掺杂基区(3)，所述n型半导体衬底(1)的下侧面设置有第一p型掺杂基区(2)，所述第二p型掺杂基区(3)内设置有第一n型发射区(6)，所述第一p型掺杂基区(2)内设置有第二n型发射区(601)，所述n型半导体衬底(1)的上侧面两端和下侧面两端均设置有沟槽区(5)，所述沟槽区(5)内设置有玻璃钝化层(7)，所述n型半导体衬底(1)内位于沟槽区(5)的底部和第二p型掺杂基区(3)的下方处设置有第一n型掺杂区(501)，所述n型半导体衬底(1)内位于沟槽区(5)的底部和第一p型掺杂基区(2)的上方处设置有第二n型掺杂区(502)，所述第一n型掺杂区(501)和第二n型掺杂区(502)呈对角线设置，所述第二p型掺杂基区(3)的上侧面和第一p型掺杂基区(2)的下侧面均设置有金属层(8)。
2.一种权利要求1所述的过压浪涌保护器件的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步：衬底准备、抛光步骤；第二步：基区掺杂步骤；第三步：沟槽光刻步骤；第四步：电压调制区光刻步骤；第五步：磷离子注入及推结步骤；第六步：发射区光刻步骤；第七步：磷扩散步骤；第八步：沟槽钝化步骤；第九步：金属蒸发步骤；第十步：金属光刻步骤；第十一步：真空合金步骤。
3.根据权利要求2所述的一种过压浪涌保护器件的制造方法，其特征在于，所述衬底准备、抛光步骤包括：选用n型半导体衬底(1)的材料为n型硅单晶片，其电阻率ρ：40～60ω·㎝，将其双面抛光至厚度200～220μm。
4.根据权利要求3所述的一种过压浪涌保护器件的制造方法，其特征在于，所述基区掺杂步骤包括：采用离子注入工艺在n型半导体衬底(1)的上侧面和下侧面注入硼，注入剂量为5e14～2e15，能量80kev，注入后进行推结扩散，温度t＝1250±5℃，时间t＝20-30h，结深25-35μm，推结后在表面生长一层二氧化硅氧化层(4)，厚度tox≥1.5μm。
5.根据权利要求4所述的一种过压浪涌保护器件的制造方法，其特征在于，所述沟槽光刻步骤包括：采用双面对准曝光方式，利用沟槽光刻光刻板，经过匀胶、曝光、显影、腐蚀工步在n型半导体衬底(1)的上侧面和下侧面形成沟槽图案，采用湿法腐蚀的方式对窗口区的硅进行刻蚀，刻蚀液中的硝酸、氢氟酸...
【专利技术属性】
技术研发人员：邹有彪，李盛楠，倪侠，车振华，王全，张荣，
申请(专利权)人：富芯微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。