[實(shí)用新型]一種梯形溝槽隔離的低容TVS器件結(jié)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201720658039.1
• 申請日: 2017-06-07
• 公開（公告）號(hào): CN206992113U
• 公開（公告）日: 2018-02-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙德益;呂海鳳;蘇海偉;趙志方;馬治軍;霍田佳;王允
• 申請（專利權(quán)）人: 上海長園維安微電子有限公司
• 主分類號(hào): H01L27/02
• 分類號(hào): H01L27/02;H01L27/06
• 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: 韓國輝

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種梯形溝槽隔離的低容瞬態(tài)電壓抑制器(TVS)結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

隨著工藝尺寸的縮小，片上集成電路的防護(hù)等級越來越弱，而電壓和電流的瞬態(tài)干擾無時(shí)不在，隨時(shí)會(huì)給設(shè)備帶來致命損害，對瞬態(tài)電壓抑制器的需求和依賴隨之增加。應(yīng)用在數(shù)據(jù)接口電路中的瞬態(tài)電壓抑制器，電容是至關(guān)重要的參數(shù)，電容太大會(huì)衰減傳輸信號(hào)，因此浪涌能力強(qiáng)電容小的保護(hù)器件需求日益緊迫。浪涌能力和電容都與器件的面積成正比，這兩個(gè)參數(shù)對保護(hù)器件的設(shè)計(jì)提出了挑戰(zhàn)。

在比較常見的TVS器件結(jié)構(gòu)里，如圖1所示，所形成的TVS與開關(guān)管均為縱向結(jié)，TVS的底面積決定了器件的浪涌能力，開關(guān)管的底面積決定了器件的電容能力，用溝槽隔離出的有效區(qū)域內(nèi)，兩者底面積比值是一定值，因此器件的質(zhì)量因子(IPP/C_J)為一定值，難以優(yōu)化。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型提供一種具有梯形溝槽隔離的低容瞬態(tài)電壓抑制器結(jié)構(gòu)，所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)中大通流能力和低電容的矛盾，通過調(diào)整梯形深槽與硅表面水平方向的夾角獲得不同面積的TVS和開關(guān)管，從而調(diào)配器件的質(zhì)量因子。

本實(shí)用新型提供的一種具有梯形溝槽隔離的低容瞬態(tài)電壓抑制器結(jié)構(gòu)，包括：

一個(gè)具有第一導(dǎo)電類型的重?fù)诫s硅襯底；

一個(gè)形成在襯底上的第一導(dǎo)電類型或者第二導(dǎo)電類型的第一外延層；

一個(gè)形成在第一外延層上的第二導(dǎo)電類型的第二外延層；

一個(gè)形成在第二外延層上的第二導(dǎo)電類型摻雜區(qū)；

一個(gè)形成在第二導(dǎo)電類型擴(kuò)散區(qū)上的第一導(dǎo)電類型摻雜區(qū)；

兩組穿過第二外延層和第一外延層達(dá)到襯底的隔離溝槽，兩組隔離溝槽對稱設(shè)置，每組隔離溝槽中有兩條隔離溝槽，隔離溝槽與襯底水平面法線方向的夾角大于0°且小于90°，所述的隔離溝槽中填充有氧化層。

第二導(dǎo)電類型摻雜區(qū)和第一導(dǎo)電類型摻雜區(qū)形成瞬時(shí)電壓抑制器Z1，的第二外延層至襯底形成開關(guān)管D1。

此外，所述具有梯形溝槽隔離的低容瞬態(tài)電壓抑制器結(jié)構(gòu)還包括：

一個(gè)形成在第二外延層上且覆蓋住所述隔離溝槽開口區(qū)的介質(zhì)層，所述介質(zhì)層中間開有窗口；

一個(gè)形成在第二外延層上且覆蓋住所述窗口的金屬連接層；

一個(gè)形成在所述介質(zhì)層和金屬連接層上且在金屬連接層上開有窗口的鈍化層。

所述第一導(dǎo)電類型為N型或者P型，第二導(dǎo)電類型為P型或者N型。

優(yōu)選地，所述重?fù)诫s硅襯底的摻雜濃度為大于等于1E18/cm³。

優(yōu)選地，所述第一外延層摻雜濃度為1E15/cm³至1E16/cm³，其厚度為4um至20um。

優(yōu)選地，所述第二外延層摻雜濃度為1E15/cm³至1E16/cm³，其厚度為10um至60um。

優(yōu)選地，所述第二導(dǎo)電類型摻雜區(qū)濃度為1E18/cm³至1E19/cm³。

優(yōu)選地，所述第一導(dǎo)電類型摻雜區(qū)濃度為1E18/cm³至1E19/cm³。

優(yōu)選地，所述隔離溝槽中填充的氧化層為二氧化硅，其高寬比為10:1至60:1。

優(yōu)選地，所述隔離溝槽的開口為1um到5um，每組隔離溝槽中兩條溝槽的間距為2um至5um，深度為10um至60um。

本實(shí)用新型的有益效果是：本實(shí)用新型提出一種新型的具有梯形溝槽隔離的低容瞬態(tài)電壓抑制器(TVS)結(jié)構(gòu)，其首先在襯底外延片上淀積二次外延，然后依次普注第二導(dǎo)電類型和第一導(dǎo)電類型雜質(zhì)，經(jīng)過高溫退火形成不同的摻雜區(qū)，其中二次外延至襯底區(qū)域形成縱向高壓開關(guān)管，該開關(guān)管的結(jié)面積決定整個(gè)保護(hù)器件的電容；第二導(dǎo)電類型的摻雜區(qū)與第一導(dǎo)電類型的摻雜區(qū)形成縱向結(jié)構(gòu)TVS，其結(jié)面積決定整個(gè)保護(hù)器件的通流能力。常見的縱向集成結(jié)構(gòu)TVS和開關(guān)管的面積是相等的，根據(jù)實(shí)測數(shù)據(jù)相同面積的開關(guān)管電容與TVS的通流能力不匹配，導(dǎo)致通流能力滿足要求時(shí)電容偏大，或者電容滿足要求時(shí)通流能力偏弱。本實(shí)用新型所涉及的新型結(jié)構(gòu)通過設(shè)計(jì)隔離深槽與硅表面水平方向的夾角來控制TVS和開關(guān)管的面積配比，當(dāng)夾角越小，通流能力與電容的比值越大，有效提高器件的質(zhì)量因子。