本發(fā)明屬于半導(dǎo)體，主要涉及到一種單向低壓瞬態(tài)抑制二極管及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、圖4所示的是一種常規(guī)工藝的單向低壓瞬態(tài)抑制二極管的結(jié)構(gòu)圖，在n++單晶片111上方是p++埋層區(qū)113、p-區(qū)112，在p--區(qū)114a上方是n+區(qū)116，在p--區(qū)114b上方是p+區(qū)117，120、119分別是金屬區(qū)，代表二極管的陰極、陽極，118a、118b、118c是介質(zhì)層，115a、115b、115c是深槽，主要是隔離保護(hù)的作用。圖5所示的是一種常規(guī)工藝的單向低壓瞬態(tài)抑制二極管的等效電路圖，等效為d1與tvs串聯(lián)后，再與d2并聯(lián)。其中，d1是由p--區(qū)114a與n+區(qū)116組成的低容二極管，tvs是由n++單晶片111與p++埋層區(qū)113組成的低壓二極管，d2是由n++單晶片111與p-區(qū)112、p--區(qū)114b、p+區(qū)117組成的低容二極管。

2、圖2中曲線a所示的是一種常規(guī)工藝的單向低壓瞬態(tài)抑制二極管的iv特性曲線圖，當(dāng)119為高電位，120接地時(shí)，電流從p+區(qū)117流過p--區(qū)114b、p-區(qū)112、n++單晶片111，表現(xiàn)為二極管的正向?qū)ㄌ匦浴．?dāng)120為高電位，119接地時(shí)，電流從n++單晶片111流過p++埋層區(qū)113、p--區(qū)114a、n+區(qū)116，表現(xiàn)為二極管的低壓擊穿特性。二極管的擊穿電壓由n++單晶片111與p++埋層區(qū)113組成的np結(jié)決定，這種結(jié)構(gòu)可以獲得的產(chǎn)品參數(shù)可以為：vrwm=5v，vbr(it=1ma)=6.0~8.0v，ir(vr=5v)≤0.1μa，ipp(tp=8/20μs)≥4a，cj(f=1mhz,?vr=0v)=0.4~0.7pf，vesd(contact?mode)≥20kv。

3、一種常規(guī)工藝的單向低壓瞬態(tài)抑制二極管是在0.002-0.006ω.cm的在n++單晶片111上，外延生長p-區(qū)112，正面光刻p++埋層區(qū)圖形，硼注入，推進(jìn)，形成p++埋層區(qū)113，外延生長p--區(qū)114a、114b，正面光刻n+區(qū)116區(qū)圖形，磷注入，推進(jìn)，形成n+區(qū)116，正面光刻p+區(qū)117圖形，硼注入，推進(jìn)，形成p+區(qū)117，正面光刻槽圖形，形成115a、115b、115c的深槽。

4、一種常規(guī)工藝的單向低壓瞬態(tài)抑制二極管的擊穿電壓是由重?fù)诫s的n++單晶片111與高濃度的p++埋層區(qū)113形成的np結(jié)決定的，屬于雪崩擊穿電壓，可以做到6.0~8.0v。如果把電壓做到4.0-5.0v，需要繼續(xù)提高n++單晶片111與p++埋層區(qū)113的濃度，但是高濃度帶來的是漏電流的指數(shù)級增大，會(huì)增大到1μa以上。

5、本發(fā)明提供了一種新的技術(shù)方案，可以提供一種單向低壓瞬態(tài)抑制二極管?？梢栽谛酒娣e不變的條件下，通過新的結(jié)構(gòu)和工藝設(shè)計(jì)，獲得更低的擊穿電壓，更低的漏電流。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明的目的提供一種新的技術(shù)方案，可以提供一種單向低壓瞬態(tài)抑制二極管。可以在芯片面積不變的條件下，通過新的結(jié)構(gòu)和工藝設(shè)計(jì)，獲得更低的擊穿電壓，更低的漏電流。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，一方面，本發(fā)明的一種單向低壓瞬態(tài)抑制二極管，包括n++單晶片，依次形成在所述n++單晶片表面的外延p-區(qū)和p--區(qū)，設(shè)置于所述p--區(qū)的nb+埋層區(qū)、n+區(qū)以及p+區(qū)，設(shè)置于所述p--區(qū)上方的介質(zhì)層，設(shè)置于所述介質(zhì)層上方的第一金屬層，設(shè)置所述n++單晶片下方的第二金屬層以及深槽，所述深槽從介質(zhì)層向下延伸至所述n++單晶片。

3、另一方面，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是一種單向低壓瞬態(tài)抑制二極管的制備方法，包括以下步驟：

4、步驟01、制備n++單晶片，外延p-區(qū)；

5、步驟02、生長犧牲氧化層，正面光刻nb+埋層圖形，正面砷注入，推進(jìn)，形成nb+埋層區(qū)；

6、步驟03、外延生長p--區(qū)；

7、步驟04、正面光刻n+區(qū)圖形，正面磷注入，推進(jìn)，形成n+區(qū)；

8、步驟05、正面光刻p+區(qū)圖形，正面硼注入，推進(jìn)，形成p+區(qū)；

9、步驟06、正面光刻深槽圖形，正面挖槽，填充teos，形成深槽；

10、步驟07、淀積介質(zhì)層，正面接觸孔光刻，形成接觸孔，正面蒸發(fā)金屬，正面金屬光刻，合金，形成金屬區(qū)；

11、步驟08、背面減薄，背面蒸發(fā)金屬，形成金屬區(qū)。

12、在一些實(shí)施方式中，所述步驟01中的n++單晶片的晶向?yàn)?lt;100>，雜質(zhì)為砷，電阻率為0.002~0.006ω·cm，p-區(qū)102的電阻率為1~10ω·cm，厚度為5~10μm。

13、在一些實(shí)施方式中，所述步驟02中的犧牲氧化層的厚度為600~1000?，正面砷注入的劑量為5e15~1e16cm-2，能量為60~180kev，砷推進(jìn)的溫度條件為1050~1150℃，時(shí)間為60~180min，形成nb+埋層區(qū)。

14、在一些實(shí)施方式中，所述步驟03中的p--區(qū)的電阻率為100~300ω·cm，厚度為10~15μm。

15、在一些實(shí)施方式中，所述步驟04中的磷注入劑量為2e15~5e15cm-2，能量為40~100kev，磷推進(jìn)的溫度條件為1000~1100℃，時(shí)間為60~180min，形成n+區(qū)106。

16、在一些實(shí)施方式中，所述步驟05中的硼注入劑量為4e15~8e15cm-2，能量為40~120kev，硼推進(jìn)的溫度條件為900~1050℃，時(shí)間為30~120min，形成p+區(qū)107。

17、在一些實(shí)施方式中，所述步驟06中的深槽的深度為20-25μm，寬度為1-3μm，槽與槽的間距為2-4μm。

18、在一些實(shí)施方式中，步驟07中的介質(zhì)層為四乙氧基硅烷teos，厚度為5000~10000?，正面蒸發(fā)的金屬為鋁或鋁銅或鋁硅銅，厚度為2~5μm，合金的溫度為360~430℃，時(shí)間為25~45min。

19、在一些實(shí)施方式中，步驟08中的背面減薄至厚度為150~200μm，背面蒸發(fā)金屬為ti/ni/ag，厚度為0.1~0.3μm或0.2~0.5μm或1.0~1.5μm。

20、本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

21、1、本發(fā)明提供了一種新的技術(shù)方案，可以提供一種單向低壓瞬態(tài)抑制二極管?？梢栽谛酒娣e不變的條件下，通過新的結(jié)構(gòu)和工藝設(shè)計(jì)，獲得更低的擊穿電壓，更低的漏電流。

22、2、本發(fā)明的一種單向低壓瞬態(tài)抑制二極管引入由n++單晶片101與p-區(qū)102a、nb+埋層區(qū)103a、103b組成的低壓三極管npn獲得低擊穿電壓。通過控制由n++單晶片101與nb+埋層區(qū)103a、103b中間的p-區(qū)102a的有效厚度t可以獲得低值的穿通型三極管結(jié)構(gòu)的bvceo，當(dāng)t=0.3-0.5μm范圍內(nèi)，npn三極管的bvceo=3.0-5.0v。同時(shí)由于p-區(qū)102a的濃度低，有效的降低了漏電流，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)可以獲得的產(chǎn)品參數(shù)可以為：vrwm=3.3v，vbr(it=1ma)=4.0~5.0v，ir(vr=3.3v)≤0.1μa，ipp(tp=8/20μs)≥4a，cj(f=1mhz,?vr=0v)=0.4~0.7pf，vesd(contact?mode)≥20kv。