[發明專利]瞬態電壓抑制器及其制造方法

有效

• 申請號: 201610327701.5
• 申請日: 2016-05-17
• 公開（公告）號: CN107393915B
• 公開（公告）日: 2020-06-12
• 發明（設計）人: 陳天;顧勇;于紹欣;張旭;廖永亮
• 申請（專利權）人: 無錫華潤微電子有限公司
• 主分類號: H01L27/02
• 分類號: H01L27/02;H01L29/06;H01L21/82
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 鄧云鵬

本發明涉及一種瞬態電壓抑制器及其制造方法，所述瞬態電壓抑制器包括一個主齊納二極管和至少一對串聯的第一二極管和第二二極管；所述方法包括：依次形成層疊的N+型單晶硅襯底、N型硅外延層、緩沖氧化層和氮化硅層；在所述外延層內形成多個第一溝槽，所述多個第一溝槽隔離出用于形成所述第一二極管、第二二極管和主齊納二極管的區域；在所述外延層內形成多個第二溝槽，所述多個第二溝槽分別在形成所述第一二極管、第二二極管和主齊納二極管的區域分隔出對應的摻雜區；形成所述第一二極管、第二二極管和主齊納二極管結構。上述方法及其形成的器件具備高電流泄放能力和低電容。

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，特別是涉及一種瞬態電壓抑制器及其制造方法。

背景技術

隨著電子信息技術的發展，半導體器件日趨小型化、高密度和多功能化，尤其是便攜式的消費類電子產品對主板面積有較嚴格要求，同時還要求器件響應時間快以滿足高速數據線路的傳輸，又要保證受到多次電壓及電流的瞬態干擾后器件不會劣化以保證電子設備應有的品質。

瞬態電壓抑制器(Transient Voltage Suppressor簡稱TVS)作為一種硅PN結高效能保護器件正是為解決這些問題而產生的。TVS器件高封裝集成度適于便攜設備電路板面緊張的情況，當受到反向瞬態高能沖擊時，以P秒量級的響應速度吸收高達數千瓦的浪涌功率，有效地保護電子線路中的精密元器件。

由于視頻數據線具有極高的數據傳輸速率(1GHZ以上)，人們對應用于視頻線路保護的TVS器件提出了更高的要求：TVS管電容不能大于1.0PF以減小寄生電容對電路的干擾，降低高頻電路信號的衰減，同時要保持較高的抗ESD能力。

傳統的TVS二極管制作工藝比較簡單，采用分立器件微米級別的工藝技術，例如結隔離技術和局部硅氧化隔離技術，導致這類芯片的集成度低，單位面積的抗ESD能力較小，主器件的電容較大，一般都在30PF以上，顯然這類傳統的TVS二極管無法滿足于USB3.0高速數據線路的保護、數字視頻界面(傳輸速率高達1G以上)、高速以太網、超薄筆記本電腦、監視器等方面的應用，因為這些應用需要TVS芯片具備高電流泄放能力和低電容，以滿足對靜電防護的要求同時滿足數據傳輸的完整性要求。

發明內容

基于此，有必要提供一種制造具備高電流泄放能力和低電容的瞬態電壓抑制器的方法。

此外，該提供一種具備高電流泄放能力和低電容的瞬態電壓抑制器。

一種瞬態電壓抑制器的制造方法，所述瞬態電壓抑制器包括一個主齊納二極管和至少一對串聯的第一二極管和第二二極管；所述方法包括：

依次形成層疊的N+型單晶硅襯底、N型硅外延層、緩沖氧化層和氮化硅層；

在所述氮化硅層和緩沖氧化層上開多個第一窗口，并根據所述多個第一窗口在所述外延層內形成多個第一溝槽，所述多個第一溝槽隔離出用于形成所述第一二極管、第二二極管和主齊納二極管的區域；

在所述多個第一溝槽的底部形成P型摻雜區；

依次淀積二氧化硅絕緣層和P型多晶硅層以填充所述第一溝槽；

依次去除形成在所述氮化硅層上的P型多晶硅層、二氧化硅絕緣層，并去除所述氮化硅層以暴露所述緩沖氧化層；

在所述緩沖氧化層上再次形成氮化硅層；

在所述再次形成的氮化硅層和緩沖氧化層上開多個第二窗口，并根據所述多個第二窗口在所述外延層內形成多個第二溝槽，所述多個第二溝槽分別在形成所述第一二極管、第二二極管和主齊納二極管的區域分隔出對應的摻雜區；

形成所述第一二極管、第二二極管和主齊納二極管結構。

一種瞬態電壓抑制器，包括一個主齊納二極管和至少一對串聯的第一二極管和第二二極管；