[發(fā)明專利]一種高功率密度TVS器件及其制造方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711108346.3
• 申請(qǐng)日: 2017-11-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108878270A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-11-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魏峰;蘇海偉;王帥;單少杰;楊琨;蔣立柱
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海長(zhǎng)園維安微電子有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/18
• 分類號(hào): H01L21/18
• 代理公司: 上海諾衣知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31298
• 代理人: 韓國(guó)輝

本發(fā)明公開(kāi)了一種小型化高功率密度TVS器件及其制造方法，其包括：所述器件包括兩個(gè)完全相同的TVS芯片，且該兩個(gè)芯片按照軸對(duì)稱且晶向?qū)?zhǔn)的方式鍵合在一起，鍵合后芯片上下兩面金屬化且通過(guò)錫焊連接固定框架。本發(fā)明兩個(gè)芯片通過(guò)Bonding設(shè)備實(shí)現(xiàn)預(yù)鍵合，高溫N₂氛圍下退火，進(jìn)一步強(qiáng)化鍵合強(qiáng)度，從而實(shí)現(xiàn)小型化大功率密度TVS器件，滿足戶外更高浪涌能量的沖擊要求。改善現(xiàn)有雙芯片疊片工藝的低良率、芯片偏移、傾斜、電壓?jiǎn)芜叢涣肌⒙╇娏髌蟆㈠a珠等異常。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種小型化高功率密度 TVS(TransientVoltage Suppressors)器件及其制造方法。

背景技術(shù)

TVS是電源口防護(hù)方案必選的器件，由于室內(nèi)的測(cè)試等級(jí)相對(duì)室外更低，一些小功率的TVS就可以滿足應(yīng)用要求，但對(duì)于室外更高等級(jí)的測(cè)試要求，比如8/20&1.2/50組合波測(cè)試要求通過(guò)1000V甚至更高的電壓等級(jí)，就需要更大功率的TVS來(lái)防護(hù)，相應(yīng)TVS的封裝尺寸也就越來(lái)越大，不能滿足現(xiàn)有電路設(shè)計(jì)小型化的需求。

目前有一些TVS采用雙疊片的工藝實(shí)現(xiàn)小封裝小型化高功率密度，但現(xiàn)有的雙疊片工藝兩個(gè)芯片中間采用錫膏或焊錫條實(shí)現(xiàn)，封裝良率相對(duì)較低，出現(xiàn)芯片偏移、傾斜、電壓?jiǎn)芜叢涣肌⒙╇娏髌蟆㈠a珠等異常。本發(fā)明主要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種小型化高功率密度TVS器件及其制造方法，解決傳統(tǒng)上述傳統(tǒng)工藝的異常。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明中兩芯片的結(jié)合是通過(guò)硅硅鍵合工藝實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)小型化高功率密度TVS，可以達(dá)到更高的良率，避免了芯片芯片偏移、傾斜、電壓?jiǎn)芜叢涣肌⒙╇娏髌蟆㈠a珠等異常，解決了大批量量產(chǎn)的問(wèn)題。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種小型化高功率密度TVS器件，包括兩個(gè)完全相同的TVS芯片，且該兩個(gè)芯片按照軸對(duì)稱且晶向?qū)?zhǔn)的方式鍵合在一起，上下兩面金屬化且通過(guò)錫焊連接固定框架。

所述TVS芯片為P型或N型雙面拋光硅襯底片，其正面和反面經(jīng)氧化處理且均有N型和P型摻雜區(qū)域，正面的氧化膜保留且開(kāi)有接觸孔，便于后續(xù)接觸孔內(nèi)金屬化處理，反面的氧化膜去除且經(jīng)表面活化處理。

上述小型化高功率密度TVS器件的制造方法，包括：

步驟A：在P型或N型雙面拋光硅襯底片上，正面和背面同時(shí)生長(zhǎng)薄氧化層并去除，用于去除表面應(yīng)力及沾污；

步驟B：在P型或N型硅襯底片上，正面和背面同時(shí)生長(zhǎng)厚氧化層，用于后續(xù)掩模；

步驟C：芯片正面用光刻膠掩模開(kāi)出N型或P型摻雜區(qū)域窗口；

步驟D：芯片背面用光刻膠掩膜開(kāi)出N型或P型摻雜區(qū)域窗口；

步驟E：去除芯片正反面摻雜區(qū)域窗口內(nèi)的氧化層；

步驟F：采用擴(kuò)散或離子注入進(jìn)行摻雜的N型或P型元素?fù)诫s；

步驟G：芯片正面用光刻膠掩模開(kāi)出P型或N型摻雜區(qū)域窗口；

步驟H：芯片背面用光刻膠掩膜開(kāi)出P型或N摻雜區(qū)域窗口；

步驟I：同時(shí)去除芯片正反面摻雜區(qū)域窗口內(nèi)的氧化層；

步驟J：采用擴(kuò)散或離子注入進(jìn)行摻雜的N型或P型元素?fù)诫s；

步驟K：在SiC爐中進(jìn)行高溫推阱；

步驟L：用光刻膠掩膜，打開(kāi)正面接觸孔區(qū)域窗口；

步驟M：濕法刻蝕去除正面窗口及芯片反面的氧化層；

步驟N：芯片反面表面活化處理；