[實(shí)用新型]降低正向?qū)妷汉蛯?dǎo)通電阻的轉(zhuǎn)向二極管結(jié)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202220184870.9
• 申請(qǐng)日: 2022-01-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN216648324U
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱偉東;趙泊然;王曉榮
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 江蘇應(yīng)能微電子有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01L29/861
• 分類(lèi)號(hào): H01L29/861;H01L29/10;H01L21/329
• 代理公司: 無(wú)錫市興為專(zhuān)利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 32517
• 代理人: 屠志力

本實(shí)用新型提供提供了一種降低正向?qū)妷汉蛯?dǎo)通電阻的轉(zhuǎn)向二極管結(jié)構(gòu)，包括：重?fù)诫s第一導(dǎo)電類(lèi)型襯底，在重?fù)诫s第一導(dǎo)電類(lèi)型襯底上生長(zhǎng)有輕摻雜第一導(dǎo)電類(lèi)型外延層；在輕摻雜第一導(dǎo)電類(lèi)型外延層內(nèi)頂部設(shè)有第二導(dǎo)電類(lèi)型重?fù)诫s區(qū)；至少一圈隔離槽挖穿輕摻雜第一導(dǎo)電類(lèi)型外延層，將轉(zhuǎn)向二極管器件區(qū)隔離出來(lái)，隔離槽內(nèi)填充有絕緣材料；在第二導(dǎo)電類(lèi)型重?fù)诫s區(qū)表面沉積有介質(zhì)層，并在介質(zhì)層中形成有接觸孔；在第二導(dǎo)電類(lèi)型重?fù)诫s區(qū)內(nèi)設(shè)有第二導(dǎo)電類(lèi)型的表面注入?yún)^(qū)；在介質(zhì)層上生長(zhǎng)有金屬層，所述金屬層填充接觸孔并與第二導(dǎo)電類(lèi)型的表面注入?yún)^(qū)接觸。本實(shí)用新型有效降低了轉(zhuǎn)向二極管的正向?qū)妷汉蛯?dǎo)通電阻。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種TVS瞬態(tài)電壓抑制器中的轉(zhuǎn)向二極管結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

隨著集成電路技術(shù)幾何尺寸越來(lái)越小和工作電壓越來(lái)越低，不斷更新?lián)Q代的便攜產(chǎn)品對(duì)ESD電壓損傷也越趨敏感。與此同時(shí)，便攜電子系統(tǒng)也要求電容更低，以維持其高速數(shù)據(jù)線(xiàn)路應(yīng)用的信號(hào)完整性?；诠杷矐B(tài)電壓抑制(TVS)二極管的傳統(tǒng)片外保護(hù)解決方案提供低鉗位電壓和快響應(yīng)時(shí)間，但它們的大電容限制了其在高速應(yīng)用中的使用。聚合物和陶瓷壓敏電阻等競(jìng)爭(zhēng)性片外保護(hù)技術(shù)提供低電容，但它們的高ESD鉗位電壓限制了其保護(hù)極敏感IC免受ESD損傷的能力。

為了克服傳統(tǒng)硅TVS二極管的局限，將超低電容轉(zhuǎn)向二極管和大功率TVS二極管串聯(lián)在一起合封，用來(lái)實(shí)現(xiàn)低電容低鉗位電壓ESD保護(hù)解決方案。

圖1中，低電容轉(zhuǎn)向二極管D1和TVS二極管D2在封裝時(shí)串聯(lián)連接；TVS瞬態(tài)電壓抑制器總的電容C計(jì)算公式：1/C=1/C1+1/C2，C1是轉(zhuǎn)向二極管D1的電容，C2是TVS二極管D2的電容，當(dāng)C1遠(yuǎn)小于C2時(shí)，C≈C1；

以上結(jié)構(gòu)的TVS瞬態(tài)電壓抑制器既保留了傳統(tǒng)硅TVS二極管技術(shù)的低鉗位電壓和低泄漏性能，又將電容從幾十pF大幅降低至零點(diǎn)幾pF，超低的電容（0.1-0.5pF）使ESD/TVS適用于較多的高速接口等應(yīng)用。

當(dāng)圖1的TVS瞬態(tài)電壓抑制器工作的時(shí)候，被保護(hù)電路的鉗位電壓是TVS二極管兩端電壓與轉(zhuǎn)向二極管正向?qū)妷函B加，所以串聯(lián)的轉(zhuǎn)向二極管正向?qū)妷汉蛯?dǎo)通電阻的大小會(huì)影響到整個(gè)TVS瞬態(tài)電壓抑制器的鉗位電壓；目前轉(zhuǎn)向二極管普遍采用的是電阻率0.01ohm·cm 的N型或者P型摻雜襯底，轉(zhuǎn)向二極管的體電阻相對(duì)偏高，使得轉(zhuǎn)向二極管的正向?qū)妷汉蛯?dǎo)通電阻較高，從而使TVS瞬態(tài)電壓抑制器工作時(shí)的鉗位電壓升高。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種降低正向?qū)妷汉蛯?dǎo)通電阻的轉(zhuǎn)向二極管結(jié)構(gòu)。為實(shí)現(xiàn)以上技術(shù)目的，本實(shí)用新型實(shí)施例采用的技術(shù)方案是：

第一方面，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種降低正向?qū)妷汉蛯?dǎo)通電阻的轉(zhuǎn)向二極管結(jié)構(gòu)，包括：重?fù)诫s第一導(dǎo)電類(lèi)型襯底，在重?fù)诫s第一導(dǎo)電類(lèi)型襯底上生長(zhǎng)有輕摻雜第一導(dǎo)電類(lèi)型外延層；在輕摻雜第一導(dǎo)電類(lèi)型外延層內(nèi)頂部設(shè)有第二導(dǎo)電類(lèi)型重?fù)诫s區(qū)；至少一圈隔離槽挖穿輕摻雜第一導(dǎo)電類(lèi)型外延層，將轉(zhuǎn)向二極管器件區(qū)隔離出來(lái)，隔離槽內(nèi)填充有絕緣材料；

在第二導(dǎo)電類(lèi)型重?fù)诫s區(qū)表面沉積有介質(zhì)層，并在介質(zhì)層中形成有接觸孔；

在第二導(dǎo)電類(lèi)型重?fù)诫s區(qū)內(nèi)設(shè)有第二導(dǎo)電類(lèi)型的表面注入?yún)^(qū)；

在介質(zhì)層上生長(zhǎng)有金屬層，所述金屬層填充接觸孔并與第二導(dǎo)電類(lèi)型的表面注入?yún)^(qū)接觸。

進(jìn)一步地，介質(zhì)層表面外圈多余的金屬被刻蝕去除，介質(zhì)層和金屬層表面沉積有鈍化層；在鈍化層中刻蝕形成用于打線(xiàn)連接金屬層的空腔。

優(yōu)選地，重?fù)诫s第一導(dǎo)電類(lèi)型襯底的電阻率為0.001-0.005ohm·cm。

優(yōu)選地，輕摻雜第一導(dǎo)電類(lèi)型外延層的電阻率為100-8000ohm·cm，厚度為10-50微米。