一种双向瞬态电压抑制器及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种双向瞬态电压抑制器，其包括：第一导电类型的衬底；形成在衬底上表面的第二导电类型的第一外延层；形成在第一外延层上的第一沟槽；形成在第一沟槽内的第一导电类型的第二外延层；形成在第一外延层上的第二沟槽；形成在第二沟槽内的第二导电类型的第三外延层，第三外延层的掺杂浓度大于第一外延层的掺杂浓度；形成在第二外延层上的第三沟槽、形成在第三外延层上的第四沟槽、形成在第三沟槽及第四沟槽内壁的扩散区；形成在第一外延层上的介质层；贯穿介质层与扩散区连接的第一电极；与衬底下表面连接的第二电极。本发明专利技术还公开了一种上述双向瞬态电压抑制器的制备方法。其能解决单个电压抑制器不能进行双向保护的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种双向瞬态电压抑制器及制备方法
本专利技术涉及半导体器件制备
，尤其涉及一种双向瞬态电压抑制器及制备方法。
技术介绍
瞬态电压抑制器(TVS)是一种用来保护敏感半导体器件，使其免遭瞬态电压浪涌破坏而特别设计的固态半导体器件，它具有箝位系数小、体积小、响应快、漏电流小和可靠性高等优点，因而在电压瞬变和浪涌防护上得到了广泛的应用。基于不同的应用，瞬态电压抑制器可以通过改变浪涌放电通路和自身的箝位电压来起到电路保护作用。目前常用的沟槽瞬态电压抑制器只能实现单向保护，如果需要进行双向保护需要将多个沟槽瞬态电压抑制器串联或并联在一起，而增大了器件面积和制造成本。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的之一在于提供一种不增加器件面积及制造成本的双向瞬态电压抑制器。本专利技术的目的之二在于提供一种双向瞬态电压抑制器的制备方法。本专利技术的目的之一采用以下技术方案实现：一种双向瞬态电压抑制器，其特征在于：其包括：第一导电类型的衬底；形成在所述衬底上表面的第二导电类型的第一外延层；形成在所述第一外延层上的第一沟槽；形成在所述第一沟槽内的第一导电类型的第二外延层；形成在所述第一外延层上的第二沟槽；形成在所述第二沟槽内的第二导电类型的第三外延层，所述第三外延层的掺杂浓度大于所述第一外延层的掺杂浓度；形成在所述第二外延层上的第三沟槽、形成在所述第三外延层上的第四沟槽、形成在所述第三沟槽及第四沟槽内壁第一导电类型的扩散区，所述扩散区的掺杂浓度大于所述第二外延层的掺杂浓度；其中，所述第二导电类型与所述第一导电类型形成正向PN接；形成在所述第一外延层上的介质层；贯穿所述介质层与所述扩散区连接的第一电极；与所述衬底下表面连接的第二电极。优选的，所述衬底为N型衬底，所述第一外延层为P型外延层，所述第二外延层为N型外延层，所述第三外延层为P+外延层，所述扩散区为N+型外延层。优选的，所述双向瞬态电压抑制器还包括第一金属层，所述第一金属层设置在设置在所述介质层上，所述第一金属层延伸至所述扩散区上，所述第一电极与所述第一金属层电性连接。优选的，所述第一金属层分为三段，三段第一金属层均延伸至所述第三沟槽内与所述扩散区接触。优选的，所述双向瞬态电压抑制器还包括形成在所述衬底下表面上的第二金属层，所述第二电极与所述第二金属层电性连接。优选的，所述第一沟槽有两个，所述第二沟槽有一个，所述第二沟槽设置在两个第一沟槽之间。优选的，所述第二外延层上设置有一个第三沟槽，所述第三外延层上设置有两个第四沟槽。本专利技术的目的之二采用以下技术方案实现：一种上述双向瞬态电压抑制器的制备方法，包括步骤：S1、提供第一导电类型的衬底；S2、在所述衬底的上表面制备第二导电类型的第一外延层，在所述第一外延层上形成第一沟槽；S3、在所述第一沟槽和所述第一外延层上形成第一导电类型的第二外延层；S4、去除所述第一外延层上的第二外延层，保留所述第一沟槽内的第二外延层；S5、在所述第一外延层上形成第二沟槽；S6、在所述第二沟槽、所述第二外延层和所述第一外延层上形成第二导电类型的第三外延层，所述第三外延层的掺杂浓度大于所述第一外延层的掺杂浓度；S7、去除所述第二外延层和所述第一外延层上的第三外延层，保留所述第二沟槽内的第三外延层，再在所述第二外延层上形成第三沟槽，在所述第三外延层上形成第四沟槽；S8、在所述第三沟槽和所述第四沟槽的内壁上进行扩散形成第一导电类型的扩散区，所述扩散区的掺杂浓度大于所述第二外延层的掺杂浓度；S9、在所述第一外延层上形成介质层，形成贯穿所述介质层与所述扩散区连接的第一电极；S10、在所述衬底下表面形成第二电极。进一步的，所述制备方法还包括步骤S11：在所述介质层上形成第一金属层，所述第一金属层延伸至所述扩散区上，所述第一电极与所述第一金属层电性连接。进一步的，所述制备方法还包括步骤S12：在所述衬底的下表面上形成第二金属层，所述第二电极与所述第二金属层电性连接。相比现有技术，本专利技术的有益效果在于：若所述第一导电类型为N型导电类型，所述第二导电类型为P型导电类型时，当电流从第一电极流入扩散区后，在第三沟槽内的电流流过第二外延层，电流从第二外延层准备进入第一外延层时，因第二外延层为第一导电类型，第一外延层为第二导电类型，所以第二外延层与第一外延层形成反向PN结，使电流截止无法进入第一外延层，同理流入第四沟槽内的电流因扩散区与第三外延层形成反向PN结而电流截止；当电流反向从第二电极流入所述衬底时，因所述衬底与所述第一外延层形成反向PN结，而截止无法流过所述第一外延层，反之亦然。因此，本双向瞬态电压抑制器能阻止双向电流流入，而具有双向保护功能，从而不需要串联或并联多个瞬态电压抑制器来进行双向保护，进而减小了器件面积及制造成本。附图说明图1为本专利技术双向瞬态电压抑制器的结构示意图；图2为本专利技术双向瞬态电压抑制器的等效电路图；图3为本专利技术双向瞬态电压抑制器制备方法的流程图；图4为本专利技术双向瞬态电压抑制器制备方法的工艺流程示意图。图中：1.双向瞬态电压抑制器；10、衬底；20、第一外延层；21、第一沟槽；22、第二沟槽；30、第二外延层；31、第三沟槽；32、第四沟槽；40、第三外延层；50、扩散区；60、第一金属层；61、第一电极；70、介质层；80、第二金属层；81、第二电极；91、第一二极管；92、第二二极管；93、第三二极管；94、第四二极管；95、第五二极管。具体实施方式下面，结合附图以及具体实施方式，对本专利技术做进一步描述：如图1所示的一种双向瞬态电压抑制器1(TVS)，其包括：第一导电类型的衬底10；形成在所述衬底10上表面的第二导电类型的第一外延层20；形成在所述第一外延层20上的第一沟槽21；形成在所述第一沟槽21内的第一导电类型的第二外延层30；形成在所述第一外延层10上的第二沟槽22；形成在所述第二沟槽22内的第二导电类型的第三外延层40，所述第三外延层40的掺杂浓度大于所述第一外延层10的掺杂浓度；形成在所述第二外延层30上的第三沟槽31、形成在所述第三外延层40上的第四沟槽32、形成在所述第三沟槽31及第四沟槽32内壁的第一导电类型的扩散区50，所述扩散区50的掺杂浓度大于所述第二外延层30的掺杂浓度；形成在所述第一外延层10上的介质层70；贯穿所述介质层70与所述扩散区50连接的第一电极61；与所述衬底10下表面连接的第二电极81。在上述实施方式中，若所述第一导电类型为N型导电类型，所述第二导电类型为P型导电类型时，当电流从第一电极61流入扩散区50后，在第三沟槽31内的电流流过第二外延层30，电流从第二外延层30准备进入第一外延层20时，因第二外延层30为第一导电类型，第一外延层20为第二导电类型，所以第二外延层30与第一外延层20形成反向PN结，使电流截止无法进入第一外延层20，同理流入第四沟槽32内的电流因扩散区50与第三外延层40形成反向PN结而电流截止；当电流反向从第二电极81流入所述衬底10时，因所述衬底10与所述第一外延层20形成反向PN结，而截止无法流过所述第一外延层20。若所述第一导电类型为P型导电类型，所述第二导电类型为N型导电类型时，当电流从第一电极61流入扩散区50后，在第三沟槽31内的电流流过第二外延层30，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双向瞬态电压抑制器，其特征在于：其包括：第一导电类型的衬底；形成在所述衬底上表面的第二导电类型的第一外延层；形成在所述第一外延层上的第一沟槽；形成在所述第一沟槽内的第一导电类型的第二外延层；形成在所述第一外延层上的第二沟槽；形成在所述第二沟槽内的第二导电类型的第三外延层，所述第三外延层的掺杂浓度大于所述第一外延层的掺杂浓度；形成在所述第二外延层上的第三沟槽、形成在所述第三外延层上的第四沟槽、形成在所述第三沟槽及第四沟槽内壁的第一导电类型的扩散区，所述扩散区的掺杂浓度大于所述第二外延层的掺杂浓度；形成在所述第一外延层上的介质层；贯穿所述介质层与所述扩散区连接的第一电极；与所述衬底下表面连接的第二电极。

【技术特征摘要】
1.一种双向瞬态电压抑制器，其特征在于：其包括：第一导电类型的衬底；形成在所述衬底上表面的第二导电类型的第一外延层；形成在所述第一外延层上的第一沟槽；形成在所述第一沟槽内的第一导电类型的第二外延层；形成在所述第一外延层上的第二沟槽；形成在所述第二沟槽内的第二导电类型的第三外延层，所述第三外延层的掺杂浓度大于所述第一外延层的掺杂浓度；形成在所述第二外延层上的第三沟槽、形成在所述第三外延层上的第四沟槽、形成在所述第三沟槽及第四沟槽内壁的第一导电类型的扩散区，所述扩散区的掺杂浓度大于所述第二外延层的掺杂浓度；形成在所述第一外延层上的介质层；贯穿所述介质层与所述扩散区连接的第一电极；与所述衬底下表面连接的第二电极。2.根据权利要求1所述的一种双向瞬态电压抑制器，其特征在于：所述衬底为N型衬底，所述第一外延层为P型外延层，所述第二外延层为N型外延层，所述第三外延层为P+外延层，所述扩散区为N+型外延层。3.根据权利要求1所述的双向瞬态电压抑制器，其特征在于：所述双向瞬态电压抑制器还包括第一金属层，所述第一金属层设置在设置在所述介质层上，所述第一金属层延伸至所述扩散区上，所述第一电极与所述第一金属层电性连接。4.根据权利要求3所述的双向瞬态电压抑制器，其特征在于：所述第一金属层分为三段，三段第一金属层均延伸至所述第三沟槽内与所述扩散区接触。5.根据权利要求4所述的双向瞬态电压抑制器，其特征在于：所述双向瞬态电压抑制器还包括形成在所述衬底下表面上的第二金属层，所述第二电极与所述第二金属层电性连接。6.根据权利要求1所述的双向瞬态电压抑制器，其特征在于：所述第一沟槽的数量为两个，所述第二沟槽的数量为一个，所述第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：李炎杰，
申请(专利权)人：盛世瑶兰深圳科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44