双向TVS器件结构及其制作方法技术

本发明专利技术提供了一种双向TVS器件结构及其制作方法，在凹槽内淀积第一氧化硅层、氮氧化硅层以及第二氧化硅层进行填充保护，避免传统的磷硅玻璃作填充时产生的厚度不均匀、空洞、易脱落等问题，其中第一氧化硅层和第二氧化硅层与其他膜层具有良好的粘附性，氮氧化硅层不易吸潮，有利于提高双向TVS器件的可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及集成电路制造
，特别涉及一种双向TVS器件结构及其制作方 法。
技术介绍
目前双向TVS(TransientVoltageSuppressor，瞬态抑制二极管）器件结构在形 成凹槽时，通常采用光刻胶作为湿法腐蚀硅的掩蔽层，但由于双向TVS器件结构的槽深较 深（一般在40-60ym)，这样硅腐蚀时间较长，在腐蚀过程中产生的热量容易造成光刻胶脱 落，导致光刻胶失去了保护作用，难以形成理想的凹槽形貌。此外，传统的双向TVS器件结 构中，凹槽内一般是填充磷硅玻璃作为保护介质层，但是这种结构受工艺的局限性，经常存 在磷硅玻璃厚度不均匀、空洞、易脱落等问题，可靠性较差。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于解决现有的双向TVS器件结构凹槽形貌不佳的问题。 本专利技术的另一目的在于，解决磷硅玻璃作为保护介质层存在磷硅玻璃厚度不均 匀、空洞、易脱落，导致器件可靠性较差的问题。 为解决上述技术问题，本专利技术提供一种双向TVS器件结构，包括：娃衬底； 形成于所述硅衬底正面和背面的掺杂区，所述掺杂区与所述硅衬底的掺杂类型相 反； 刻蚀所述硅衬底正面和背面形成的凹槽； 依次淀积于所述硅衬底正面和背面上的第一氧化硅层、氮氧化硅层以及第二氧化 硅层，所述第一氧化硅层、氮氧化硅层以及第二氧化硅层覆盖所述凹槽的表面； 暴露所述硅衬底正面和背面的接触孔；以及 形成于所述接触孔中的正面金属层和背面金属层。 可选的，在所述的双向TVS器件结构中，还包括： 形成于所述硅衬底正面的正面氧化硅层；以及 形成于所述硅衬底背面的背面氧化硅层。 可选的，在所述的双向TVS器件结构中，所述正面氧化硅层和背面氧化硅层的厚 度均在1500~2500A之间。所述第一氧化硅层和第二氧化硅层的厚度均在4000~6000A 之间，所述氮氧化硅层的厚度在1000~3000A之间。所述凹槽的槽深在40~60ym之间。 本专利技术还提供一种双向TVS器件结构的制作方法，包括： 提供一硅衬底，并对所述硅衬底的正面和背面进行掺杂形成PN结； 刻蚀所述硅衬底的正面和背面形成预定深度的凹槽； 依次淀积第一氧化硅层、氮氧化硅层以及第二氧化硅层以覆盖所述硅衬底的正面 和背面以及所述凹槽的表面； 依次刻蚀所述第一氧化硅层、氮氧化硅层以及第二氧化硅层形成暴露所述硅衬底 正面和背面的接触孔；以及 在所述接触孔中形成正面金属层和背面金属层。 可选的，在所述的双向TVS器件结构的制作方法中，对所述硅衬底的正面和背面 进行掺杂的过程包括预扩阶段以及再扩阶段，所述预扩阶段通入掺杂源，所述再扩阶段通 入氧源以在所述硅衬底的正面形成正面氧化硅层，并在所述硅衬底的背面形成背面氧化硅 层。 可选的，在所述的双向TVS器件结构的制作方法中，刻蚀所述硅衬底的正面和背 面形成预定深度的凹槽之前，还包括： 在所述正面氧化硅层上形成正面氮化硅层，并在所述背面氧化硅层上形成背面氮 化硅层；以及 对所述正面氮化硅层和背面氮化硅层进行选择性光刻和刻蚀工艺，再对所述正面 氧化硅层和背面氧化硅层进行选择性刻蚀工艺，以形成暴露所述硅衬底正面和背面的窗 可选的，在所述的双向TVS器件结构的制作方法中，刻蚀所述硅衬底的正面和背 面形成预定深度的凹槽之后，湿法去除所述正面氮化硅层和背面氮化硅层。 可选的，在所述的双向TVS器件结构的制作方法中，所述正面氧化硅层和背面氧 化硅层的厚度均在丨500~2500人之间。所述正面氮化硅层和背面氮化硅层的厚度均在 500~1500人之间。所述第一氧化硅层和第二氧化硅层的厚度均在4000~6000A之间，所 述氮氧化硅层的厚度在1000~3000A之间。所述凹槽的槽深在40~60ym之间。 与现有技术相比，本专利技术具有以下优点： 1、本专利技术在凹槽内淀积第一氧化硅层、氮氧化硅层以及第二氧化硅层三层复合结 构进行填充保护，避免传统的磷硅玻璃作填充时产生的厚度不均匀、空洞、易脱落等问题， 其中第一氧化硅层和第二氧化硅层与其他膜层具有良好的粘附性，而氮氧化硅层不易吸 潮，有利于提高双向TVS器件的可靠性，并且采用淀积工艺形成的三层复合结构厚度较为 致密均匀，本专利技术制成的双向TVS器件结构，工艺可控性强，产品可靠性高； 2、本专利技术在硅衬底正面和背面淀积氮化硅层作为掩蔽层，这样在刻蚀硅衬底形成 凹槽时，由于腐蚀硅的腐蚀液基本不腐蚀氮化硅，即可避免硅衬底正面和背面采用常规光 刻胶做掩蔽时所产生的脱胶问题。【附图说明】 图1~12是本专利技术一实施例的双向TVS器件结构制作过程中的器件剖面示意图； 图13是本专利技术一实施例的双向TVS器件结构制作过程的流程示意图。【具体实施方式】 以下结合附图和具体实施例对本专利技术提出的双向TVS器件结构作进一步详细说 明。根据下面说明和权利要求书，本专利技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用 非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目 的。 如图12所示，并结合图1至图11，本专利技术提供一种双向TVS器件结构，包括： 硅衬底 100 ; 形成于所述娃衬底100正面的正面掺杂区110a和形成于所述娃衬底100背面的 背面掺杂区ll〇b，所述正面掺杂区110a和背面掺杂区110b与所述硅衬底100的掺杂类型 相反； 刻蚀所述硅衬底100的正面形成的正面凹槽100a和刻蚀所述硅衬底100的背面 形成的背面凹槽l〇〇b; 依次淀积的第一氧化硅层、氮氧化硅层以及第二氧化硅层，所述第一氧化硅层、氮 氧化硅层以及第二氧化硅层覆盖所述硅衬底100的正面和背面以及所述正面凹槽l〇〇a和 背面凹槽l〇〇b的表面； 暴露所述硅衬底100正面的正面接触孔140a和暴露所述硅衬底100背面的背面 接触孔140b ;以及 形成于所述正面接触孔140a中的正面金属层150a和形成于所述背面接触孔140b 中背面金属层150b。 本专利技术在正面凹槽l〇〇a和背面凹槽100b内淀积第一氧化硅层、氮氧化硅层以及 第二氧化硅层（Si02+Si0N+Si02三层复合结构）进行填充保护，可以避免传统的磷硅玻璃 作填充时产生的厚度不均匀、空洞、易脱落等问题，其中第一氧化硅层和第二氧化硅层与其 他膜层具有良好的粘附性，而氮氧化硅层不易吸潮，有利于提高双向TVS器件的可靠性，并 且采用淀积工艺形成的三层复合结构厚度较为致密均匀。专利技术人实验发现，本专利技术制成的 双向TVS器件结构，随硅衬底电阻率和结深的拉偏，该结构的电压范围可以做到6. 0V-60V， 工艺可控性强，产品可靠性高。 进一步的，本专利技术在形成正面凹槽100a和背面凹槽100b前，先在硅衬底100正面 和背面同时淀积氮化硅（Si3N4)层作为掩蔽层，这样在刻蚀硅衬底100时，由于腐蚀硅的腐 蚀液基本不腐蚀氮化硅可以避免硅衬底正面采用常规光刻胶做掩蔽时所产生的脱胶问题。 在形成所述氮化硅层之前，在所述硅衬底100的正面形成正面氧化硅层120a，在 所述硅衬底100的背面形成背面氧化硅层120b，所述正面氧化硅层120a和背面氧化硅层 120b用于改善后续形成的氮化硅层与硅衬底100之间的粘附性。 如图13所示，本专利技术的双向TVS器件结构的制作方法包括如下步骤： S1 :提供一硅衬底，并对所述硅衬底的正面和背本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双向TVS器件结构，其特征在于，包括：硅衬底；形成于所述硅衬底正面和背面的掺杂区，所述掺杂区与所述硅衬底的掺杂类型相反；刻蚀所述硅衬底正面和背面形成的凹槽；依次淀积于所述硅衬底正面和背面上的第一氧化硅层、氮氧化硅层以及第二氧化硅层，所述第一氧化硅层、氮氧化硅层以及第二氧化硅层覆盖所述凹槽的表面；暴露所述硅衬底正面和背面的接触孔；以及形成于所述接触孔中的正面金属层和背面金属层。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张常军，王平，陈祖银，周琼琼，
申请(专利权)人：杭州士兰集成电路有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33