集成式雙向超低電容tvs器件及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種集成式雙向超低電容TVS器件及制造方法，包括：提供第一導(dǎo)電類型襯底；其上形成第一導(dǎo)電類型外延層；在第一導(dǎo)電類型外延層上形成第二導(dǎo)電類型外延層，形成二極管D2；形成隔離結(jié)構(gòu)，并形成第一區(qū)域、第二區(qū)域及第三區(qū)域；在第一區(qū)域中形成第一導(dǎo)電類型隔離，其與第一導(dǎo)電類型襯底相連；在第三區(qū)域中形成第二導(dǎo)電類型阱；在第一區(qū)域中形成第二導(dǎo)電類型注入?yún)^(qū)，其與第一導(dǎo)電類型隔離相連，形成二極管Z1；在第二區(qū)域及第二導(dǎo)電類型阱中均形成第一導(dǎo)電類型注入?yún)^(qū)，形成二極管D1及二極管Z2；形成第一金屬線及第二金屬線，分別連接二極管Z1及二極管D1，二極管D1及二極管Z2。從而避免了封裝上的缺陷，提高了器件質(zhì)量。
【專利說明】集成式雙向超低電容TVS器件及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種集成式雙向超低電容TVS器件及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]相對于單向超低電容TVS器件，雙向超低電容TVS器件由于具有正、反兩個方向的常規(guī)電性1-V曲線(見圖1)基本對稱的特征，從而在實(shí)際應(yīng)用中，能同時保護(hù)電路的兩個方向，所以應(yīng)用范圍更廣。通常的，雙向超低電容TVS器件中電源對地的電容可以達(dá)到小于
0.3pF，而正、反兩個方向的ESD能力都可以達(dá)到大于8kV。目前市場上的雙向超低電容TVS器件的結(jié)構(gòu)大致有三類。
[0003]第一類是將兩組分離的、性能完全一樣的單向超低電容TVS器件按照圖2的方式串聯(lián)。由于電源和地兩端完全對稱，可以實(shí)現(xiàn)雙向超低電容性能。但這個結(jié)構(gòu)存在以下不足:
[0004]1、需要兩組芯片串聯(lián)，成本較高；
[0005]2、對于較小的封裝體，兩組芯片無法同時封裝；
[0006]3、電流流經(jīng)電源和地兩端時，由于需要經(jīng)過三個二極管，功耗較大，容易降低器件的峰值電流能力。
[0007]第二類是直接將一個兩通道的單向超低電容TVS器件的通道端引出，分別當(dāng)做電源端和地端(見圖3)，由于兩個通`道端完全對稱，可以實(shí)現(xiàn)雙向超低電容性能，但這個結(jié)構(gòu)存在以下不足:
[0008]1、兩個通道端必須同時從正面引出，從而導(dǎo)致芯片面積較大，一方面成本較高，另一方面不適合較小的封裝體；
[0009]2、封裝時兩個通道端必須各打一根金屬線，成本較高；
[0010]3、電流流經(jīng)通道兩端(電源和地兩端)時，由于需要經(jīng)過三個二極管，功耗較大，容易降低器件的峰值電流能力。
[0011]第三類是將兩組單向超低電容TVS器件按照圖4的方式并聯(lián)而成，從電源Vcc對地GND的1-V曲線來看，正、反向特性基本對稱，但系統(tǒng)線路的電容卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于相同電壓的普通雙向TVS 二極管的電容。
[0012]由兩組單向超低電容TVS器件組合而成的雙向超低電容TVS器件，其電源Vcc對
地GND的電容值Ct可以表示為:
【權(quán)利要求】
1.一種集成式雙向超低電容TVS器件的制造方法，其特征在于，包括: 提供第一導(dǎo)電類型襯底； 在所述第一導(dǎo)電類型襯底上形成第一導(dǎo)電類型外延層； 在所述第一導(dǎo)電類型外延層中形成第二導(dǎo)電類型埋層； 在所述第一導(dǎo)電類型外延層上形成第二導(dǎo)電類型外延層，所述第一導(dǎo)電類型外延層與第二導(dǎo)電類型外延層構(gòu)成二極管D2 ； 形成隔離結(jié)構(gòu)，所述隔離結(jié)構(gòu)貫穿所述第二導(dǎo)電類型外延層，并在所述第二導(dǎo)電類型外延層中形成第一區(qū)域、第二區(qū)域及第三區(qū)域； 在所述第一區(qū)域中形成第一導(dǎo)電類型隔離，且所述第一導(dǎo)電類型隔離與所述第一導(dǎo)電類型襯底相連； 在所述第三區(qū)域中形成第二導(dǎo)電類型阱； 在所述第一區(qū)域中形成第二導(dǎo)電類型注入?yún)^(qū)，所述第二導(dǎo)電類型注入?yún)^(qū)與所述第一導(dǎo)電類型隔離相連，所述第二導(dǎo)電類型注入?yún)^(qū)與所述第一導(dǎo)電類型隔離構(gòu)成二極管Zl ； 在所述第二區(qū)域及第二導(dǎo)電類型阱中均形成第一導(dǎo)電類型注入?yún)^(qū)，其中，所述第二區(qū)域中的第一導(dǎo)電類型注入?yún)^(qū)與第二導(dǎo)電類型外延層構(gòu)成二極管Dl，所述第二導(dǎo)電類型阱中的第一導(dǎo)電類型注入?yún)^(qū)與第二導(dǎo)電類型阱構(gòu)成二極管Z2 ； 形成第一金屬線及第二金屬線，其中，所述第一金屬線連接所述二極管Zl及二極管D1，所述第二金屬線連接所述二極管Dl及二極管Z2。
2.如權(quán)利要求1所述的集成式雙向超低電容TVS器件的制造方法，其特征在于，所述第一導(dǎo)電類型為P型、所述第二導(dǎo)電類型為N型；或者所述第一導(dǎo)電類型為N型、所述第二導(dǎo)電類型為P型。
3.如權(quán)利要求1或2所述的集成式雙向超低電容TVS器件的制造方法，其特征在于，所述第一導(dǎo)電類型襯底的電阻率為0.005 Ω.cm~0.2 Ω.cm。
4.如權(quán)利要求1或2所述的集成式雙向超低電容TVS器件的制造方法，其特征在于，所述第一導(dǎo)電類型外延層的電阻率為2.0 Ω.cm~4.0 Ω.cm，所述第一導(dǎo)電類型外延層的厚度為 6.0 μ m ~14.0 μ m。
5.如權(quán)利要求1或2所述的集成式雙向超低電容TVS器件的制造方法，其特征在于，通過如下工藝在所述第一導(dǎo)電類型外延層中形成第二導(dǎo)電類型埋層: 在所述第一導(dǎo)電類型外延層中注入銻離子，所述銻離子的注入劑量為2.0E15~6.0E15 ； 對所述銻離子執(zhí)行退火工藝，所述退火工藝的溫度為1200°C~1250°C ;所述退火工藝的時間為2.0h~6.0h。
6.如權(quán)利要求1或2所述的集成式雙向超低電容TVS器件的制造方法，其特征在于，所述第二導(dǎo)電類型外延層的電阻率為25 Ω.cm~35 Ω.cm,所述第二導(dǎo)電類型外延層的厚度為 6.0 μ m ~12.0 μ m。
7.如權(quán)利要求1或2所述的集成式雙向超低電容TVS器件的制造方法，其特征在于，所述隔離結(jié)構(gòu)通過如下工藝形成: 形成溝槽，所述溝槽貫穿所述第二導(dǎo)電類型外延層，所述溝槽的深度為ΙΟμπι~20 μ m、截面寬度為1.5ym~3.0ym;在所述溝槽中填充多晶硅。
8.如權(quán)利要求1或2所述的集成式雙向超低電容TVS器件的制造方法，其特征在于，通過如下工藝在所述第一區(qū)域中形成第一導(dǎo)電類型隔離: 在所述第一區(qū)域中注入硼離子，所述硼離子的注入劑量為2.0E14~4.5E15 ； 對所述硼離子執(zhí)行退火工藝，所述退火工藝的溫度為1200°C~1250°C ;所述退火工藝的時間為2.0h~6.0h。
9.如權(quán)利要求1或2所述的集成式雙向超低電容TVS器件的制造方法，其特征在于，通過如下工藝在所述第一區(qū)域中形成第二導(dǎo)電類型注入?yún)^(qū): 在所述第一區(qū)域中注入磷離子，所述磷離子的注入劑量為1.0E15~1.0E16 ； 對所述磷離子執(zhí)行第一次退火工藝，所述第一次退火工藝的溫度為1100°C~1200°C ；所述第一次退火工藝的時間為IOs~20s ； 對所述磷離子執(zhí)行第二次退火工藝，所述第二次退火工藝的溫度為800°C~900°C ;所述第二次退火工藝的時間為30min~60min。
10.如權(quán)利要求1或2所述的集成式雙向超低電容TVS器件的制造方法，其特征在于，通過如下工藝在所述第二區(qū)域及第二導(dǎo)電類型阱中均形成第一導(dǎo)電類型注入?yún)^(qū): 在所述第二區(qū)域及第二導(dǎo)電類型阱中均注入硼離子，所述硼離子的注入劑量為1.0E15 ~1.0E16 ； 對所述硼離子執(zhí)行第一次退火工藝，所述第一次退火工藝的溫度為1100°C~1200°C ；所述第一次退火工藝的時間為IOs~20s ； 對所述硼離子執(zhí)行第二次退火工藝，所述第二次退火工藝的溫度為800°C~900°C ;所述第二次退火工藝的時間為30min~60min。
11.如權(quán)利要求1或2所述的集成式雙向超低電容TVS器件的制造方法，其特征在于，所述第一導(dǎo)電類型襯底為地端，所述第二金屬線與電源端連接。
12.—種如權(quán)利要求1~11中任一項所述的集成式雙向超低電容TVS器件的制造方法所形成的集成式雙向超低電容TVS器件，其特征在于，包括: 第一導(dǎo)電類型襯底； 形成于所述第一導(dǎo)電類型襯底上的第一導(dǎo)電類型外延層； 形成于所述第一導(dǎo)電類型外延層中的第二導(dǎo)電類型埋層； 形成于所述第一導(dǎo)電類型外延層上的第二導(dǎo)電類型外延層，所述第一導(dǎo)電類型外延層與第二導(dǎo)電類型外延層構(gòu)成二極管D2 ； 隔離結(jié)構(gòu)，所述隔離結(jié)構(gòu)貫穿所述第二導(dǎo)電類型外延層，并在所述第二導(dǎo)電類型外延層中形成了第一區(qū)域、第二區(qū)域及第三區(qū)域； 形成于所述第一區(qū)域中的第一導(dǎo)電類型隔離，所述第一導(dǎo)電類型隔離與所述第一導(dǎo)電類型襯底相連； 形成于所述第三區(qū)域中的第二導(dǎo)電類型阱； 形成于所述第一區(qū)域中的第二導(dǎo)電類型注入?yún)^(qū)，所述第二導(dǎo)電類型注入?yún)^(qū)與所述第一導(dǎo)電類型隔離相連，所述第二導(dǎo)電類型注入?yún)^(qū)與所述第一導(dǎo)電類型隔離構(gòu)成二極管Zl ； 形成于所述第二區(qū)域及第二導(dǎo)電類型阱中的第一導(dǎo)電類型注入?yún)^(qū)，其中，所述第二區(qū)域中的第一導(dǎo)電類型注入?yún)^(qū)與第二導(dǎo)電類型外延層構(gòu)成二極管Dl，所述第二導(dǎo)電類型阱中的第一導(dǎo)電類型注入?yún)^(qū)與第二導(dǎo)電類型阱構(gòu)成二極管Z2 ;及連接所述二極管Zl及二極管Dl的第一金屬線，連接所述二極管Dl及二極管Z2的第二金屬線。.
【文檔編號】H01L21/265GK103474428SQ201310422927
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月16日
【發(fā)明者】張常軍, 王平 申請人:杭州士蘭集成電路有限公司