低反向漏電流的單向瞬態(tài)電壓抑制芯片的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)一種低反向漏電流的單向瞬態(tài)電壓抑制芯片，包括具有重?fù)诫sP型區(qū)和重?fù)诫sN型區(qū)的P型單晶硅片，此絕緣鈍化保護(hù)層內(nèi)側(cè)延伸至重?fù)诫sN型區(qū)上表面的邊緣區(qū)域，重?fù)诫sN型區(qū)的中央?yún)^(qū)域覆蓋作為負(fù)極的第一金屬層，重?fù)诫sP型區(qū)下表面覆蓋作為陽(yáng)極的第二金屬層；所述重?fù)诫sP型區(qū)與重?fù)诫sN型區(qū)接觸的上部區(qū)域且靠位于重?fù)诫sP型區(qū)邊緣的四周區(qū)域具有輕摻雜N型區(qū)，此輕摻雜N型區(qū)的上表面與重?fù)诫sN型區(qū)的下表面接觸，此輕摻雜N型區(qū)的外側(cè)面與溝槽接觸。本實(shí)用新型單向瞬態(tài)電壓抑制芯片在隧道擊穿模式下，降低漏電流中來(lái)自表面的漏電流，大大降低整個(gè)器件的反向漏電流，從而進(jìn)一步降低了功耗，避免了器件的局部溫升，提高了電路穩(wěn)定性和可靠性。
【專利說(shuō)明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種單向瞬態(tài)電壓抑制芯片，具體涉及一種低反向漏電流的單向 瞬態(tài)電壓抑制芯片。 低反向漏電流的單向瞬態(tài)電壓抑制芯片

【背景技術(shù)】
[0002] 瞬態(tài)電壓抑制二極管TVS可確保電路及電子元器件免受靜電、浪涌脈沖損傷，甚 至失效。一般TVS并聯(lián)于被保護(hù)電路兩端，處于待機(jī)狀態(tài)。當(dāng)電路兩端受到瞬態(tài)脈沖或浪 涌電流沖擊，并且脈沖幅度超過(guò)TVS的擊穿電壓時(shí)，TVS能以極快的速度把兩端的阻抗由高 阻抗變?yōu)榈妥杩箤?shí)現(xiàn)導(dǎo)通，并吸收瞬態(tài)脈沖。在此狀態(tài)下，其兩端的電壓基本不隨電流值變 化，從而把它兩端的電壓箝位在一個(gè)預(yù)定的數(shù)值，該值約為擊穿電壓的1. 3?1. 6倍，以而 保護(hù)后面的電路元件不受瞬態(tài)脈沖的影響。
[0003] 現(xiàn)有的TVS的擊穿電壓在6V到600V之間。一般采用單晶硅中擴(kuò)散受主、施主雜 質(zhì)，通過(guò)調(diào)整單晶硅電阻率控制產(chǎn)品的擊穿電壓，并以臺(tái)面玻璃鈍化工藝達(dá)到需要電特性。
[0004] 正常情況下TVS在電路中處于待機(jī)狀態(tài)，只有在較低的反向漏電流條件下，才能 減少器件功耗。通常在TVS兩端施加反向電壓VR可測(cè)試反向漏電流。反向漏電流基本上 取決于二極管的擊穿模式，當(dāng)擊穿電壓>1〇ν時(shí)，擊穿模式為雪崩擊穿，該模式下反向漏電 流較小，約在luA以下。當(dāng)擊穿電壓〈10V時(shí)，隨著電壓的減小，所用單晶的摻雜濃度提高， 擊穿模式由雪崩擊穿逐步轉(zhuǎn)變?yōu)樗淼罁舸?duì)普通的臺(tái)面玻璃鈍化工藝來(lái)說(shuō)，低壓TVS反 向漏電流會(huì)增加幾個(gè)數(shù)量級(jí)，一般接近1mA。相應(yīng)的，其功耗也會(huì)增加幾個(gè)數(shù)量級(jí)，該功耗會(huì) 增加器件的局部溫升，導(dǎo)致電路不穩(wěn)定，嚴(yán)重影響器件工作的穩(wěn)定性和壽命。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本實(shí)用新型提供一種低反向漏電流的單向瞬態(tài)電壓抑制芯片，該單向瞬態(tài)電壓抑 制芯片低壓TVS在隧道擊穿模式下，降低漏電流中來(lái)自表面的漏電流，大大降低整個(gè)器件 的反向漏電流，從而進(jìn)一步降低了功耗，避免了器件的局部溫升，提高了電路穩(wěn)定性和可靠 性。
[0006] 為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：一種低反向漏電流的單向瞬態(tài) 電壓抑制芯片，包括表面具有重?fù)诫sN型區(qū)的重?fù)诫sP型單晶硅片，此重?fù)诫sN型區(qū)與重?fù)?雜P型單晶硅片接觸，重?fù)诫sN型區(qū)四周具有溝槽，此溝槽位于重?fù)诫sP型單晶硅片和重?fù)?雜N型區(qū)四周并延伸至重?fù)诫sP型單晶硅片的中部；所述溝槽的表面覆蓋有絕緣鈍化保護(hù) 層，此絕緣鈍化保護(hù)層由溝槽底部延伸至重?fù)诫sN型區(qū)表面的邊緣區(qū)域，重?fù)诫sN型區(qū)的表 面覆蓋作為電極的第一金屬層，重?fù)诫sP型區(qū)表面覆蓋作為另一個(gè)電極的第二金屬層；其 特征在于：所述重?fù)诫sP型單晶硅片與重?fù)诫sN型區(qū)接觸的上部區(qū)域且位于邊緣的四周區(qū) 域具有輕摻雜N型區(qū)，此輕摻雜N型區(qū)的上表面與重?fù)诫sN型區(qū)的接觸，此輕摻雜N型區(qū)的 外側(cè)面與溝槽接觸。
[0007] 上述技術(shù)方案中進(jìn)一步改進(jìn)的方案如下：
[0008] 1.上述方案中，所述輕摻雜N型區(qū)與重?fù)诫sP型單晶硅片的接觸面為弧形面。
[0009] 2.上述方案中，所述輕摻雜N型區(qū)的濃度擴(kuò)散結(jié)深大于重?fù)诫sN型區(qū)的濃度擴(kuò)散 結(jié)深，比值為1. 5?2 :1。
[0010] 由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)和效果：
[0011] 本實(shí)用新型低反向漏電流的單向瞬態(tài)電壓抑制芯片，其包括具有重?fù)诫sP型區(qū)和 重?fù)诫sN型區(qū)的P型單晶硅片，重?fù)诫sP型區(qū)與重?fù)诫sN型區(qū)接觸的上部區(qū)域且靠位于重 摻雜P型區(qū)邊緣的四周區(qū)域具有輕摻雜N型區(qū)，此輕摻雜N型區(qū)的上表面與重?fù)诫sN型區(qū) 的下表面接觸，此輕摻雜N型區(qū)的外側(cè)面與溝槽接觸，在低壓（10V以下）TVS在隧道擊穿模 式下，降低漏電流中來(lái)自表面的漏電流，大大降低整個(gè)器件的反向漏電流，從而進(jìn)一步降低 了功耗，避免了器件的局部溫升，提高了電路穩(wěn)定性和可靠性。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012] 附圖1為現(xiàn)有瞬態(tài)電壓抑制芯片結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013] 附圖2為本實(shí)用新型低反向漏電流的單向瞬態(tài)電壓抑制芯片結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014] 以上附圖中：1、重?fù)诫sP型單晶硅片；2、重?fù)诫sN型區(qū)；3、輕摻雜N型區(qū)；4、溝槽； 5、絕緣鈍化保護(hù)層；6、第一金屬層；7、第二金屬層。

【具體實(shí)施方式】
[0015] 下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述：
[0016] 實(shí)施例：一種低反向漏電流的單向瞬態(tài)電壓抑制芯片，包括表面具有重?fù)诫sN型 區(qū)2的重?fù)诫sP型單晶硅片1，此重?fù)诫sN型區(qū)2與重?fù)诫sP型單晶硅片1接觸，重?fù)诫sN 型區(qū)2四周具有溝槽4,此溝槽4位于重?fù)诫sP型單晶硅片1和重?fù)诫sN型區(qū)2四周并延伸 至重?fù)诫sP型單晶硅片1的中部；所述溝槽4的表面覆蓋有絕緣鈍化保護(hù)層5,此絕緣鈍化 保護(hù)層5由溝槽4底部延伸至重?fù)诫sN型區(qū)2表面的邊緣區(qū)域，重?fù)诫sN型區(qū)2的表面覆 蓋作為電極的第一金屬層6,重?fù)诫sP型區(qū)1表面覆蓋作為另一個(gè)電極的第二金屬層7 ;其 特征在于：所述重?fù)诫sP型單晶硅片1與重?fù)诫sN型區(qū)2接觸的上部區(qū)域且位于邊緣的四 周區(qū)域具有輕摻雜N型區(qū)3,此輕摻雜N型區(qū)3的上表面與重?fù)诫sN型區(qū)2的接觸，此輕摻 雜N型區(qū)3的外側(cè)面與溝槽4接觸。
[0017] 上述輕摻雜N型區(qū)3與重?fù)诫sP型單晶硅片1的接觸面為弧形面。
[0018] 上述輕摻雜N型區(qū)8的濃度擴(kuò)散結(jié)深大于重?fù)诫sN型區(qū)2的濃度擴(kuò)散結(jié)深，比值 為 1. 5?2 :1。
[0019] 選用高摻雜P型單晶，以獲得更低的擊穿電壓。采用較低濃度的磷源在晶片不 同區(qū)域選擇性擴(kuò)散，形成低濃度擴(kuò)散區(qū)，磷源摻雜濃度在1〇 19?1〇2°數(shù)量級(jí)，擴(kuò)散溫度在 1000?1200°C，該區(qū)域與芯片尺寸相關(guān)。再在晶片同側(cè)擴(kuò)散高濃度磷源，形成高濃度擴(kuò)散 區(qū)，磷源摻雜濃度在1〇 21數(shù)量級(jí)，擴(kuò)散溫度在1240?1260°C。兩步擴(kuò)散通過(guò)時(shí)間控制，使 得低濃度擴(kuò)散結(jié)深大于高濃度擴(kuò)散結(jié)深，比值約為1. 5?2。第二步進(jìn)行臺(tái)面造型，沿低濃 度擴(kuò)散區(qū)進(jìn)行腐蝕，并通過(guò)設(shè)計(jì)保證側(cè)向腐蝕寬度小于低濃度擴(kuò)散區(qū)寬度。腐蝕深度大于 低濃度擴(kuò)散結(jié)深。第三步通過(guò)清洗去除晶片表面顆粒、金屬離子、有機(jī)物等。第四步進(jìn)行表 面鈍化，采用低壓氣相沉積、濕氧方法在晶片表面形成之謎的鈍化層。最后在晶片表面進(jìn)行 常規(guī)的金屬化。最終沿腐蝕槽中心切割。
[0020] 通過(guò)控制同一芯片的不同區(qū)域結(jié)深，且結(jié)深不同區(qū)域的摻雜濃度不同，使得這些 區(qū)域在工作中具有不同的擊穿場(chǎng)強(qiáng)，在表面區(qū)域是低濃度擴(kuò)散PN結(jié)，該區(qū)域擊穿場(chǎng)強(qiáng)最 小，因此漏電流大幅度可減小，在芯片體內(nèi)是高濃度擴(kuò)散結(jié)，該結(jié)基本為一個(gè)平面，可確保 芯片要求的擊穿電壓；2、通過(guò)采用多晶硅鈍化+氧化工藝，該工藝制作的低壓TVS二極管 的漏電流比用正常工藝制作的低壓二極管的漏電流地一個(gè)數(shù)量級(jí)。在此工藝條件下，反向 漏電流可以控制在〇. 2mA以下，下降幅度可達(dá)60%。
[0021] 上述實(shí)施例只為說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù) 的人士能夠了解本實(shí)用新型的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。 凡根據(jù)本實(shí)用新型精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之 內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種低反向漏電流的單向瞬態(tài)電壓抑制芯片，包括表面具有重?fù)诫sN型區(qū)（2)的重 摻雜P型單晶硅片（1)，此重?fù)诫sN型區(qū)（2)與重?fù)诫sP型單晶硅片（1)接觸，重?fù)诫sN型 區(qū)（2)四周具有溝槽（4)，此溝槽（4)位于重?fù)诫sP型單晶硅片（1)和重?fù)诫sN型區(qū)（2)四 周并延伸至重?fù)诫sP型單晶硅片（1)的中部；所述溝槽（4)的表面覆蓋有絕緣鈍化保護(hù)層 (5)，此絕緣鈍化保護(hù)層（5)由溝槽（4)底部延伸至重?fù)诫sN型區(qū)（2)表面的邊緣區(qū)域，重?fù)?雜N型區(qū)（2)的表面覆蓋作為電極的第一金屬層（6)，重?fù)诫sP型區(qū)（1)表面覆蓋作為另一 個(gè)電極的第二金屬層（7);其特征在于：所述重?fù)诫sP型單晶硅片（1)與重?fù)诫sN型區(qū)（2) 接觸的上部區(qū)域且位于邊緣的四周區(qū)域具有輕摻雜N型區(qū)（3)，此輕摻雜N型區(qū)（3)的上表 面與重?fù)诫sN型區(qū)（2)的接觸，此輕摻雜N型區(qū)（3)的外側(cè)面與溝槽（4)接觸。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的單向瞬態(tài)電壓抑制芯片，其特征在于：所述輕摻雜N型區(qū)（3) 與重?fù)诫sP型單晶硅片（1)的接觸面為弧形面。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的單向瞬態(tài)電壓抑制芯片，其特征在于：所述輕摻雜N型 區(qū)（3)的濃度擴(kuò)散結(jié)深大于重?fù)诫sN型區(qū)（2)的濃度擴(kuò)散結(jié)深，比值為1. 5~2 :1。
【文檔編號(hào)】H01L29/861GK203895465SQ201420192321
【公開(kāi)日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2014年4月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月18日
【發(fā)明者】管?chē)?guó)棟, 孫玉華 申請(qǐng)人:蘇州固锝電子股份有限公司