瞬态电压抑制器及其制造方法技术

本发明专利技术提供了一种瞬态电压抑制器及其制造方法，包括：第一导电类型的衬底；阱区，包括第一导电类型的第一阱区与第二导电类型的第二阱区，所述第一阱区与所述第二阱区相邻；注入区，包括第二导电类型的第一注入区、第二导电类型的第二注入区及第一导电类型的第三注入区，所述第一注入区包括第一子注入区与第二子注入区，所述第二注入区包括第三子注入区与第四子注入区，所述第三注入区包括第五子注入区与第六子注入区；介质层，覆盖所述阱区及所述注入区的上表面；金属层，包括第一子金属层与第二子金属层；电极，包括第一电极与第二电极。

【技术实现步骤摘要】
瞬态电压抑制器及其制造方法
本专利技术涉及半导体器件领域，尤其涉及一种瞬态电压抑制器及其制造方法。
技术介绍
瞬态电压抑制器(TVS)是一种基于二极管形式的高效保护器件，用来保护电路中的其它器件，使其免遭各种形式的瞬态高压的冲击，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，广泛应用于通讯系统、计算机、便携式设备及控制系统中电子器件的保护。传统的TVS产品仅包含一个或多个串联的齐纳二极管，电容通常在几十、甚至上百pF，对高频信号的衰减作用很大，不能满足双向电路及高频电路的应用。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是如何提供一种双向、低电容的瞬态电压抑制器。为了解决上述问题，本专利技术提供了一种瞬态电压抑制器，其包括：第一导电类型的衬底；阱区，自所述衬底的上表面向下延伸，所述阱区包括第一导电类型的第一阱区与第二导电类型的第二阱区，所述第一阱区与所述第二阱区相邻；注入区，包括第二导电类型的第一注入区、第二导电类型的第二注入区及第一导电类型的第三注入区，所述第一注入区自所述第一阱区的上表面向下延伸，包括第一子注入区与第二子注入区；所述第二注入区自所述第二阱区的上表面向下延伸，包括第三子注入区与第四子注入区；所述第三注入区自所述第二注入区的上表面向下延伸，包括第五子注入区与第六子注入区，所述第五子注入区自所述第三子注入区的上表面向下延伸，所述第六子注入区自所述第四子注入区的上表面向下延伸；介质层，覆盖所述阱区及所述注入区的上表面；金属层，包括第一子金属层与第二子金属层，所述第一子金属层电连接所述第一子注入区与所述第五子注入区，所述第二子金属层电连接所述第二子注入区与所述第六子注入区；电极，包括第一电极与第二电极，分别与所述第三子注入区与第四子注入区电连接。所述瞬态电压抑制器通过所述阱区及所述注入区的设计，形成了背靠背的两组PN结，并且给所述背靠背的两组PN结中的每一组PN结均串联了一组宽耗尽区的PN结，最终实现了四组二极管的串联，极大的降低了所述瞬态电压抑制器的寄生电容，并且实现了双向保护的功能。进一步的，所述瞬态电压抑制器还包括：绝缘层，覆盖在所述第一阱区的上表面与所述第二阱区的上表面的交界处。以防止所述瞬态电压抑制器工作过程中，所述第一阱区与所述第二阱区之间的表面漏电。进一步的，所述瞬态电压抑制器还包括：与所述第一注入区相邻的隔离沟槽，自所述第一阱区的上表面向下延伸，所述隔离沟槽的底部比所述第一注入区的底部更靠近所述衬底的下表面，且所述隔离沟槽的内部填充有绝缘介质。以缩小所述背靠背的两组PN结的结面积，降低所述瞬态电压抑制器的寄生电容。进一步的，所述瞬态电压抑制器还包括：贯穿所述介质层的介质孔，包括第一介质孔、第二介质孔与第三介质孔，所述第一介质孔与所述第一注入区对应设置用以填充所述金属层，所述第二介质孔与所述第三注入区对应设置用以填充所述金属层，所述第三介质孔与所述第二注入区对应设置用以填充所述电极。进一步的，所述注入区的形状为近半球形，以获取更好的电流通过能力及较佳的结面积。本专利技术提供了一种瞬态电压抑制器的制造方法，其包括以下步骤：步骤S10：提供第一导电类型的衬底；步骤S20：形成阱区，所述阱区自所述衬底的上表面向下延伸，所述阱区包括第一导电类型的第一阱区与第二导电类型的第二阱区，所述第一阱区与所述第二阱区相邻；步骤S30：形成注入区，所述注入区包括第二导电类型的第一注入区、第二导电类型的第二注入区及第一导电类型的第三注入区，所述第一注入区自所述第一阱区的上表面向下延伸，包括第一子注入区与第二子注入区；所述第二注入区自所述第二阱区的上表面向下延伸，包括第三子注入区与第四子注入区；所述第三注入区自所述第二注入区的上表面向下延伸，包括第五子注入区与第六子注入区，所述第五子注入区自所述第三子注入区的上表面向下延伸，所述第六子注入区自所述第四子注入区的上表面向下延伸；步骤S40：形成介质层，所述介质层覆盖所述阱区及所述注入区的上表面；步骤S50：形成金属层，所述金属层包括第一子金属层与第二子金属层，所述第一子金属层电连接所述第一子注入区与所述第五子注入区，所述第二子金属层电连接所述第二子注入区与所述第六子注入区；形成电极，所述电极包括第一电极与第二电极，分别与所述第三子注入区与第四子注入区电连接。所述瞬态电压抑制器通过所述阱区及所述注入区的设计，形成了背靠背的两组PN结，并且给所述背靠背的两组PN结中的每一组PN结均串联了一组宽耗尽区的PN结，最终实现了四组二极管的串联，极大的降低了所述瞬态电压抑制器的寄生电容，并且实现了双向保护的功能。进一步的，在步骤S20之后，还包括以下步骤：步骤S21：形成绝缘层，所述绝缘层覆盖在所述第一阱区的上表面与所述第二阱区的上表面的交界处。进一步的，在步骤S30中，形成所述第一注入区与所述第二注入区之后，还包括以下步骤：步骤S31：形成与所述第一注入区相邻的隔离沟槽，所述隔离沟槽自所述第一阱区的上表面向下延伸，所述隔离沟槽的底部比所述第一注入区的底部更靠近所述衬底的下表面，且所述隔离沟槽的内部填充有绝缘介质。进一步的，在步骤S40之后，还包括以下步骤：步骤S41：形成贯穿所述介质层的介质孔，所述介质孔包括第一介质孔、第二介质孔与第三介质孔，所述第一介质孔与所述第一注入区对应设置用以填充所述金属层，所述第二介质孔与所述第三注入区对应设置用以填充所述金属层，所述第三介质孔与所述第二注入区对应设置用以填充所述电极。进一步的，步骤S21中所述绝缘层的形成包括以下步骤：步骤S21a：覆盖所述阱区的上表面形成氧化硅层；步骤S21b：覆盖所述氧化硅层的上表面形成氮化硅层；步骤S21c：贯穿所述氮化硅层，在所述第一阱区的上表面与所述第二阱区的上表面的交界处形成沟槽；步骤S21d：在所述氮化硅层的阻挡下进行表面热氧化，在所述氧化硅层中形成所述绝缘层；步骤S21e：去除所述氮化硅层及所述氧化硅层。附图说明下面结合附图和实施方式对本专利技术进一步说明。图1为本专利技术一个实施方式提供的瞬态电压抑制器的剖面结构示意图；图2为图1的瞬态电压抑制器的俯视图(未示出所述介质层)；图3为图1的瞬态电压抑制器的等效电路图；图4为图1的瞬态电压抑制器的制造方法的流程示意图；图5～图18为图1的瞬态电压抑制器的制造方法的详细过程示意图。图中：10、衬底；20、阱区；21、第一阱区；22、第二阱区；30注入区；31、第一注入区；31a、第一子注入区；31b、第二子注入区；32、第二注入区；32a、第三子注入区；32b、第四子注入区；33、第三注入区；33a、第五子注入区；33b、第六子注入区；40、介质层；50、金属层；51、第一子金属层；52、第二子金属层；60、电极；61第一电极；62、第二电极；70、绝缘层；80、隔离沟槽；90、介质孔；91、第一介质孔；92、第二介质孔；93、第三介质孔；A、第一二极管；B、第二二极管；C、第三二极管；D、第四二极管。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案和有益效果更加清晰明白，下面将结合本专利技术实施方式中的附图，对本专利技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本专利技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本专利技术中的实施方式，本领本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种瞬态电压抑制器，其特征在于，包括：第一导电类型的衬底；阱区，自所述衬底的上表面向下延伸，所述阱区包括第一导电类型的第一阱区与第二导电类型的第二阱区，所述第一阱区与所述第二阱区相邻；注入区，包括第二导电类型的第一注入区、第二导电类型的第二注入区及第一导电类型的第三注入区，所述第一注入区自所述第一阱区的上表面向下延伸，包括第一子注入区与第二子注入区；所述第二注入区自所述第二阱区的上表面向下延伸，包括第三子注入区与第四子注入区；所述第三注入区自所述第二注入区的上表面向下延伸，包括第五子注入区与第六子注入区，所述第五子注入区自所述第三子注入区的上表面向下延伸，所述第六子注入区自所述第四子注入区的上表面向下延伸；介质层，覆盖所述阱区及所述注入区的上表面；金属层，包括第一子金属层与第二子金属层，所述第一子金属层电连接所述第一子注入区与所述第五子注入区，所述第二子金属层电连接所述第二子注入区与所述第六子注入区；电极，包括第一电极与第二电极，分别与所述第三子注入区与第四子注入区电连接。

【技术特征摘要】
1.一种瞬态电压抑制器，其特征在于，包括：第一导电类型的衬底；阱区，自所述衬底的上表面向下延伸，所述阱区包括第一导电类型的第一阱区与第二导电类型的第二阱区，所述第一阱区与所述第二阱区相邻；注入区，包括第二导电类型的第一注入区、第二导电类型的第二注入区及第一导电类型的第三注入区，所述第一注入区自所述第一阱区的上表面向下延伸，包括第一子注入区与第二子注入区；所述第二注入区自所述第二阱区的上表面向下延伸，包括第三子注入区与第四子注入区；所述第三注入区自所述第二注入区的上表面向下延伸，包括第五子注入区与第六子注入区，所述第五子注入区自所述第三子注入区的上表面向下延伸，所述第六子注入区自所述第四子注入区的上表面向下延伸；介质层，覆盖所述阱区及所述注入区的上表面；金属层，包括第一子金属层与第二子金属层，所述第一子金属层电连接所述第一子注入区与所述第五子注入区，所述第二子金属层电连接所述第二子注入区与所述第六子注入区；电极，包括第一电极与第二电极，分别与所述第三子注入区与第四子注入区电连接。2.根据权利要求1所述的瞬态电压抑制器，其特征在于，还包括：绝缘层，覆盖在所述第一阱区的上表面与所述第二阱区的上表面的交界处。3.根据权利要求2所述的瞬态电压抑制器，其特征在于，还包括：与所述第一注入区相邻的隔离沟槽，自所述第一阱区的上表面向下延伸，所述隔离沟槽的底部比所述第一注入区的底部更靠近所述衬底的下表面，且所述隔离沟槽的内部填充有绝缘介质。4.根据权利要求3所述的瞬态电压抑制器，其特征在于，还包括：贯穿所述介质层的介质孔，包括第一介质孔、第二介质孔与第三介质孔，所述第一介质孔与所述第一注入区对应设置用以填充所述金属层，所述第二介质孔与所述第三注入区对应设置用以填充所述金属层，所述第三介质孔与所述第二注入区对应设置用以填充所述电极。5.根据权利要求1～4中任意一项所述的瞬态电压抑制器，其特征在于，所述注入区的形状为近半球形。6.一种瞬态电压抑制器的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S10：提供第一导电类型的衬底；步骤S20：形成阱区，所述阱区自所述衬底的上表面向下延伸，所述阱区包括第一导电类型的第一阱区与第二导电类型的第二阱区，所述第一阱区与所述第二阱区相邻；步骤S30：形成注入区，所述注入区包括第二导电类型的第一注入区、第二导电类型的第二注入区及第一导电类型的第三注入区，...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：深圳市鹏朗贸易有限责任公司，
类型：发明
国别省市：广东,44