[發明專利]一種雙向對稱TVS二極管及其制造方法

在審

• 申請號: 201910251215.3
• 申請日: 2019-03-29
• 公開（公告）號: CN111755529A
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發明（設計）人: 周偉偉;歐陽煒霞
• 申請（專利權）人: 煥玨（上海）集成電路有限公司
• 主分類號: H01L29/861
• 分類號: H01L29/861;H01L29/06;H01L21/329
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種雙向對稱TVS二極管及其制造方法，利用低壓化學氣相淀積的方法減少了熱過程，實現了橫向雙向TVS，性能穩定，雙向的對稱性一致；利用干法加濕法的刻蝕方法，既保證窗口內的硅不被過刻，也保證窗口具有良好的形貌，有利于金屬覆蓋，提高了器件的可靠性，表面介質層用低壓化學氣相淀積生產的TEOS二氧化硅代替熱氧生產的二氧化硅，大大減少了工藝中的熱過程，降低了生產成本，提高了器件的穩定性。本發明TVS的一端通過穿通區連接到芯片背面，節省了芯片的面積。

技術領域

本發明涉及一種TVS二極管，尤其涉及一種雙向對稱TVS二極管及其制造方法。

背景技術

電壓及電流的瞬態干擾是造成電子電路及設備損壞的主要原因，常給人們帶來無法估量的損失。這些干擾通常來自于電力設備的起停操作，交流電網的不穩定、雷電干擾及靜電放點等。瞬態干擾幾乎無處不在，無時不有，使人感到防不勝防，幸好，一種高效能的電路保護器件TVS的出現使瞬態干擾得到有效控制。當TVS管兩端經受瞬間的高能量沖擊時，它能以極高的速度使其阻抗驟然降低，同時吸收一個大電流，將其兩端間的電壓鉗位在一個預定的數值上，從而確保后面的電路元件免受瞬態高能量的沖擊而損壞。TVS根據極性可分為單向和雙向TVS。單向TVS一般適用于直流電路，而在交流電路中，就需要有雙向保護的TVS二極管。TVS如果做成橫向雙向二極管，因為是表面器件，其性能受熱過程的影響很大。因此傳統的雙向TVS一般做成縱向的雙向二極管，工藝一般采用臺面工藝做成雙向TVS二極管，或者異質外延的襯底，通過在外延上進行摻雜與襯底同類型的雜質形成NPN或PNP的結構。傳統的雙極性TVS有很大局限性，它們的雙向電壓的一致性很難控制，工藝上的波動對兩個方向的電壓影響非常大。另有一些雙向的TVS保護電路由多個封裝好的分離TVS組合而成，這些獨立的芯片組合造成集成度低，尺寸很大，浪費芯片的面積。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的是提供一種雙向對稱TVS二極管及其制造方法，以解決現有技術中的不足。

為了達到上述目的，本發明的目的是通過下述技術方案實現的：

一方面，提供一種雙向對稱TVS二極管，其中，包括：

P型襯底；

N型外延層，形成于所述P型襯底上；

P+摻雜區，形成于所述N型外延層表面；

P+穿通區，穿過所述N型外延層，所述P+穿通區的底部與所述P型襯底連接；

氧化層，形成于所述N型外延層之上，所述P+穿通區的表面通過所述氧化層與所述P+摻雜區連接；

金屬孔，形成于所述P+穿通區及所述P+摻雜區之上、所述氧化層之間；

鈍化層，形成于所述金屬層之上；以及

背面金屬層，形成于所述P型襯底的背面。

上述雙向對稱TVS二極管，其中，所述鈍化層包括氧化層和氮化硅，所述氧化層與金屬接觸，所述氮化硅形成于所述氧化層之上。

上述雙向對稱TVS二極管，其中，所述背面金屬層依次包括鈦層、鎳層和銀層。

另一方面，提供一種雙向對稱TVS二極管制造方法，其中，包括：

S1、提供一個P型襯底，在P型襯底上生長N型外延；

S2、N型外延上通過干法熱氧化生長一層800A的二氧化硅層，然后在650℃～750℃的低溫條件下通過低壓化學氣相淀積的方法生長一層8000A的TEOS二氧化硅，之后通過850℃，40分鐘致密化TEOS二氧化硅；