一种双向防护芯片及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种双向防护芯片，其包括：第一导电类型的衬底，自所述衬底的上表面向下形成的第二导电类型的注入区，形成在所述注入区和所述衬底的上表面的第二导电类型的第一外延层，自所述第一外延层的上表面向下形成两个沟槽，每个所述沟槽包括横向沟槽和与所述横向沟槽连通的纵向沟槽，填充在所述沟槽内的第一导电类型的埋层，所述埋层的离子浓度大于所述第一外延层的离子浓度，贯穿所述第一外延层至所述注入区的第一导电类型的第二外延层，且所述第二外延层设置在两个埋层之间，形成在所述第一外延层、所述埋层；本发明专利技术还公开了一种上述双向防护芯片的制备方法。其能实现双向保护，且体积小、成本低。

A bidirectional protection chip and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种双向防护芯片及其制备方法
本专利技术涉及功率器件
，尤其涉及一种双向防护芯片及其制备方法。
技术介绍
功率器件防护芯片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。但普通的防护芯片很难实现双向电压保护，即使能通过多个防护芯片串并联而实现双向防护，但又增加了芯片的体积，且芯片的成本较高。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，发本明的目的之一在于提供一种双向防护芯片，其能实现双向保护，且体积小、成本低。本专利技术的目的之一采用以下技术方案实现：一种双向防护芯片，其包括：第一导电类型的衬底，自所述衬底的上表面向下形成的第二导电类型的注入区，形成在所述注入区和所述衬底的上表面的第二导电类型的第一外延层，自所述第一外延层的上表面向下形成两个沟槽，每个所述沟槽包括横向沟槽和与所述横向沟槽连通的纵向沟槽，在沿平行所述衬底的上表面的方向上所述横向沟槽的宽度大于所述纵向沟槽的宽度，填充在所述沟槽内的第一导电类型的埋层，所述埋层的离子浓度大于所述第一外延层的离子浓度，贯穿所述第一外延层至所述注入区的第一导电类型的第二外延层，且所述第二外延层设置在两个埋层之间，形成在所述第一外延层、所述埋层、所述第二外延层的上表面的第一金属层，形成在所述衬底的下表面的第二金属层。优选的，两个埋层均为倒T型埋层。优选的，所述双向防护芯片还包括设置在所述第一金属层和所述第一外延层之间的绝缘层。优选的，所述绝缘层为二氧化硅层。优选的，所述双向防护芯片还包括设置在所述第一金属层上的第一电极和设置在所述第二金属层上的第二电极。优选的，所述第二外延层与所述注入区垂直设置。本专利技术的目的之二采用以下技术方案实现：一种上述双向防护芯片的制备方法，其特征在于，包括步骤：S1、先准备第一导电类型的衬底，自所述衬底的上表面向下形成第二导电类型的注入区；S2、在所述衬底和所述注入区的上表面形成第二导电类型的第一外延层；S3、自所述第一外延层的上表面向下刻蚀形成两个沟槽，每个所述沟槽包括横向沟槽和与所述横向沟槽连通的纵向沟槽,在沿平行所述衬底的上表面的方向上所述横向沟槽的宽度大于所述纵向沟槽的宽度；S4、在两个沟槽内填充第一导电类型的埋层，所述埋层的离子浓度大于所述第一外延层的离子浓度；S5、在两个沟槽之间刻蚀形成贯穿所述第一外延层至所述注入区的通槽，并在所述通槽内填充第一导电类型的第二外延层；S6、在所述第一外延层、所述埋层、所述第二外延层的上表面形成第一金属层，在所述衬底的下表面形成第二金属层。进一步地，所述第二外延层的离子浓度大于所述第一外延层的离子浓度。进一步地，在上述步骤中的刻蚀均为干法刻蚀。进一步地，所述注入区的离子浓度大于所述衬底的离子浓度。相比现有技术，本专利技术的有益效果在于：当所述第一导电类型为P型导电类型，在所述第一金属层上接电源正极时(电压小于本双向防护芯片的反偏电压)，电流流入埋层和第二外延层，因所述第一外延层与所述衬底形成反向PN结，电流流入注入区，因所述注入区与所述衬底形成反向PN结，电流截止；当所述第一导电类型为P型导电类型，在所述第二金属层上接电源正极时，电流流入所述衬底和注入区，因所述第二外延层与所述注入区形成反向PN结，电流无法流入第二外延层，电流流入所述第一外延层的下部分，因所述埋层的势垒小于所述第一外延层，电流流向所述埋层，又因为所述埋层与所述第一外延层形成反向PN结，导致电流截止，而形成双向保护。另外，其不需要通过多个防护芯片的串并联而实现双向防护，减小了体积，且结构简单，降低了成本。附图说明图1为本专利技术双向防护芯片的结构示意图；图2为本专利技术双向防护芯片的等效电路图；图3为本专利技术双向防护芯片制备方法的流程图；图4-图9为本专利技术双向防护芯片的制备方法的详细过程示意图。图中：1、双向防护芯片；10、衬底；11、注入区；12、第二金属层；20、第一外延层；21、第一金属层；30、沟槽；31、横向沟槽；32、纵向沟槽；33、埋层；40、通槽；41、第二外延层；50、第一二极管；60、第二二极管；70、第三二极管；80、第四二极管。具体实施方式为了能够更清楚地理解本专利技术的具体技术方案、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行进一步的详细描述。在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“横向”、“纵向”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该专利技术产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。如图1所示，本申请公开了一种双向防护芯片1，其包括：第一导电类型的衬底10，自所述衬底10的上表面向下形成的第二导电类型的注入区11，形成在所述注入区11和所述衬底10的上表面的第二导电类型的第一外延层20，自所述第一外延层20的上表面向下形成两个沟槽30，每个所述沟槽30包括横向沟槽31和与所述横向沟槽31连通的纵向沟槽32，在沿平行所述衬底10的上表面的方向上所述横向沟槽31的宽度大于所述纵向沟槽32的宽度，填充在所述沟槽30内的第一导电类型的埋层33，所述埋层33的离子浓度大于所述第一外延层20的离子浓度，贯穿所述第一外延层20至所述注入区11的第一导电类型的第二外延层41，且所述第二外延层41设置在两个埋层33之间，形成在所述第一外延层20、所述埋层33、所述第二外延层41的上表面的第一金属层21，形成在所述衬底10的下表面的第二金属层12。如图2所示，在上述实施方式中，当所述第一导电类型为P型导电类型，在所述第一金属层21上接电源正极时(电压小于本双向防护芯片的反偏电压)，电流流入埋层33和第二外延层41，因所述埋层33与所述第一外延层20形成正向PN结，相当于图2中的第一二极管50，电流流入第一外延层20，因所述第一外延层41与所述衬底10形成反向PN结，相当于图2中的第二二极管60，因所述第二外延从40与所述注入区11形成正向PN结，相当于图2中的第三二极管70，电流流入所述注入区11，因所述注入区11与所述衬底10形成反向PN结，相当于图2中的第四二极管80，而使电流截止；当所述第一导电类型为P型导电类型，在所述第二金属层12上接电源正极时，电流流入所述衬底10和注入区11，因所述第二外延层41与所述注入区11形成反向PN结，电流无法流入第二外延层41，电流流入所述第一外延层41的下部分，所述埋层33的势垒小于所述第一外延层41，电流流向所述埋层33，又因为所述埋层33与所述第一外延层41形成反向PN结，导致电流截止，而形成双向保护。当所述第一导电类型为N型导电类型，在所述第一金属层21上接电源正极时(电压小于本双向防护芯片的反偏电压)，电流流入埋层33和第二外延层41，因所述埋层33与所述第一外延层20形成反向PN结，电流截止，因所述第二外延从40与所述注入区11形成反向PN结，电流也本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双向防护芯片，其特征在于，其包括：第一导电类型的衬底，自所述衬底的上表面向下形成的第二导电类型的注入区，形成在所述注入区和所述衬底的上表面的第二导电类型的第一外延层，自所述第一外延层的上表面向下形成两个沟槽，每个所述沟槽包括横向沟槽和与所述横向沟槽连通的纵向沟槽，在沿平行所述衬底的上表面的方向上所述横向沟槽的宽度大于所述纵向沟槽的宽度，填充在所述沟槽内的第一导电类型的埋层，所述埋层的离子浓度大于所述第一外延层的离子浓度，贯穿所述第一外延层至所述注入区的第一导电类型的第二外延层，且所述第二外延层设置在两个埋层之间，形成在所述第一外延层、所述埋层、所述第二外延层的上表面的第一金属层，形成在所述衬底的下表面的第二金属层。

【技术特征摘要】
1.一种双向防护芯片，其特征在于，其包括：第一导电类型的衬底，自所述衬底的上表面向下形成的第二导电类型的注入区，形成在所述注入区和所述衬底的上表面的第二导电类型的第一外延层，自所述第一外延层的上表面向下形成两个沟槽，每个所述沟槽包括横向沟槽和与所述横向沟槽连通的纵向沟槽，在沿平行所述衬底的上表面的方向上所述横向沟槽的宽度大于所述纵向沟槽的宽度，填充在所述沟槽内的第一导电类型的埋层，所述埋层的离子浓度大于所述第一外延层的离子浓度，贯穿所述第一外延层至所述注入区的第一导电类型的第二外延层，且所述第二外延层设置在两个埋层之间，形成在所述第一外延层、所述埋层、所述第二外延层的上表面的第一金属层，形成在所述衬底的下表面的第二金属层。2.根据权利要求1所述的双向防护芯片，其特征在于：两个埋层均为倒T型埋层。3.根据权利要求1所述的双向防护芯片，其特征在于：所述双向防护芯片还包括设置在所述第一金属层和所述第一外延层之间的绝缘层。4.根据权利要求3所述的双向防护芯片，其特征在于：所述绝缘层为二氧化硅层。5.根据权利要求1所述的双向防护芯片，其特征在于：所述双向防护芯片还包括设置在所述第一金属层上的第一电极和设置在所述第二金属层上的第二电极。6.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：泉州臻美智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35