雙向?qū)ΨQesd保護器件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實用新型涉及ESD保護器件，尤其涉及一種深槽工藝的雙向?qū)ΨQESD保護器件。
【背景技術(shù)】
[0002]目前市場上雙向保護的ESD器件較多，但兩個方向的性能基本都不是對稱的。主要原因在于，目前的雙向保護ESD器件大多都采用圖1所示的NPN型的三極管結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)。該三極管包括:N+襯底10、N-外延層11、P+阱區(qū)12、N+發(fā)射區(qū)13、介質(zhì)層14和電極15。其中，N-外延層11位于N+襯底10上，P+阱區(qū)12形成在N-外延層11內(nèi)，N+發(fā)射區(qū)13形成在P+阱區(qū)12內(nèi)，介質(zhì)層14內(nèi)形成有接觸孔，電極15位于該接觸孔內(nèi)并且和N+發(fā)射區(qū)13電接觸。N+襯底10作為三極管的集電極C，N+發(fā)射區(qū)13和電極15作為三極管的發(fā)射極E。
[0003]對于圖1所示的三極管，N-外延層11的摻雜濃度遠低于N+發(fā)射區(qū)13的摻雜濃度，從而導(dǎo)致集電極C至發(fā)射極E以及發(fā)射極E至集電極C這兩個方向的電壓VCE、Ve。相差較多，很難將電壓調(diào)整到對稱。在應(yīng)用時，一般只是將兩個方向的電壓分別調(diào)整至能夠工作即可。
[0004]另外，參考圖2，目前對稱的ESD保護器件通常都是由兩顆特性相同的單向ESD保護器件100合封而成。這樣的結(jié)構(gòu)不僅導(dǎo)致芯片面積大、成本高，而且不適合小型的封裝體。
[0005]因此，需要一種能夠?qū)崿F(xiàn)雙向?qū)ΨQ性能，且面積較小的單芯片保護器件。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]本實用新型要解決的問題是提供一種雙向?qū)ΨQESD保護器件，能夠使三極管中的集電極至發(fā)射極電壓和發(fā)射極至集電極電壓基本對稱。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供了一種雙向?qū)ΨQESD保護器件，包括:
[0008]第一摻雜類型的半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底作為集電區(qū)；
[0009]第二摻雜類型的埋層，位于所述半導(dǎo)體襯底的正面，所述第二摻雜類型與第一摻雜類型相反；
[0010]第二摻雜類型的外延層，覆蓋在所述埋層的正面上；
[0011]第一摻雜類型的發(fā)射區(qū)，位于所述外延層的正面。
[0012]根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述發(fā)射區(qū)的摻雜濃度與所述集電區(qū)的摻雜濃度一致。
[0013]根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述集電區(qū)至發(fā)射區(qū)的電壓與所述發(fā)射區(qū)至集電區(qū)的電壓一致。
[0014]根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述雙向?qū)ΨQESD保護器件還包括:深槽，形成于所述發(fā)射區(qū)的部分區(qū)域內(nèi)，所述深槽從所述發(fā)射區(qū)的正面向下延伸且至少穿透所述外延層，所述深槽內(nèi)填充有第一介質(zhì)層。
[0015]根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述深槽的寬度為1.5 ym?3.0 μm，所述深槽的深度為5.0 μ m?8.0 μ m。
[0016]根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述深槽貫穿所述發(fā)射區(qū)、外延層、埋層并延伸至所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)。
[0017]根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述雙向?qū)ΨQESD保護器件還包括:第二介質(zhì)層，覆蓋所述發(fā)射區(qū)的正面，所述第二介質(zhì)層中形成有接觸孔，所述接觸孔內(nèi)填充有發(fā)射區(qū)電極，所述發(fā)射區(qū)電極與所述發(fā)射區(qū)電接觸。
[0018]根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述外延層的厚度為4.0 μπι?10.00 μπι，電阻率為 2.0 Ω.cm-4.0 Ω.cm。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下優(yōu)點:
[0020]本實用新型實施例的雙向?qū)ΨQESD保護器件包括第一摻雜類型的半導(dǎo)體襯底、第二摻雜類型的埋層、第二摻雜類型的外延層和第一摻雜類型的發(fā)射區(qū)，其中作為集電區(qū)的半導(dǎo)體襯底的摻雜濃度可以和發(fā)射區(qū)的摻雜濃度一致，從而使得形成的三極管的V EC基本一致，形成雙向?qū)ΨQ的ESD保護器件。
[0021]采用本實用新型實施例的制造方法，可以形成雙向?qū)ΨQ的ESD保護器件，其中Vce和％。最低能同時低至5.0V，在確保器件電容小于7pF的前提下，雙向ESD能力都可以大于30kV，雙向峰值電流都大于10A，從而可以適用于手機、筆記本電腦接口等設(shè)備的雙向保護。
[0022]此外，本實用新型實施例的雙向?qū)ΨQESD保護器件還具有深槽，該深槽形成于發(fā)射區(qū)的部分區(qū)域內(nèi)，而且從發(fā)射區(qū)的正面向下延伸到至少穿透外延層，深槽內(nèi)填充有第一介質(zhì)層。深槽和第一介質(zhì)層能夠提供電隔離，有利于進一步改善雙向?qū)ΨQESD保護器件的性能
【附圖說明】
[0023]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中一種雙向ESD保護器件的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2是現(xiàn)有技術(shù)中另一種雙向ESD保護器件的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖3是根據(jù)本實用新型實施例的雙向?qū)ΨQESD保護器件的制造方法的流程示意圖；
[0026]圖4至圖11是根據(jù)本實用新型實施例的雙向?qū)ΨQESD保護器件的制造方法中各個步驟對應(yīng)的器件剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0027]下面結(jié)合具體實施例和附圖對本實用新型作進一步說明，但不應(yīng)以此限制本實用新型的保護范圍。
[0028]參考圖3，本實用新型實施例的雙向?qū)ΨQESD保護器件的制造方法可以包括如下步驟:
[0029]步驟S21，提供第一摻雜類型的半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底作為集電區(qū)；
[0030]步驟S22，在所述半導(dǎo)體襯底的正面形成第二摻雜類型的埋層，所述第二摻雜類型與第一摻雜類型相反；
[0031]步驟S23，在所述埋層的正面形成第二摻雜類型的外延層，所述外延層覆蓋所述埋層；
[0032]步驟S24，在所述外延層的正面形成第一摻雜類型的發(fā)射區(qū)。
[0033]其中，第一摻雜類型和第二摻雜類型相反，其中一個是P型摻雜，另一個是N型摻雜。本實施例中，第一摻雜類型為N型摻雜，第二摻雜類型為P型摻雜。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當理解，在另一不同的實施例中，第一摻雜類型可以是P型摻雜，而第二摻雜類型可以是N型摻雜。
[0034]下面結(jié)合圖4至圖11進行詳細說明。
[0035]參考圖4，提供N+(即，N型重摻雜的)半導(dǎo)體襯底20，該半導(dǎo)體襯底20可以是半導(dǎo)體加工工藝中各種常規(guī)的襯底類型，例如硅襯底。該半導(dǎo)體襯底20的電阻率例如可以是0.005 Ω.cm ^ P ^ 0.02 Ω.cm。半導(dǎo)體襯底20作為三極管的集電區(qū)，對于本實施例而言，作為NPN三極管的集電區(qū)。
[0036]參考圖5，在半導(dǎo)體襯底20的正面摻雜P型雜質(zhì)，以形成P+( S卩，P型重摻雜的)埋層21。摻雜元素、摻雜方式和摻雜量由EDS器件的電壓要求確定。對于本實施例的5V電壓要求的器件而言，摻雜雜質(zhì)可以是硼，摻雜方式是離子注入，離子注入劑量為4E15/cm2?8E15/cm2。
[0037]在形成埋層21后，可以對埋層21進行退火。退火溫度優(yōu)選為1100°C _1200°C，退火時間優(yōu)選為1.0h-3.0h。
[0038]參考圖6，在埋層21上形成P_( S卩，P型輕摻雜的)外延層22。外延層22的形成方法例如可以是化學(xué)