一种双向二极管及过电压保护装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术实施例公开了一种双向二极管及过电压保护装置。其中，该双向二极管包括：半导体衬底；第一导电类型的外延层，位于半导体衬底的一侧；在外延层远离半导体衬底的一侧，设置有间隔的至少两道沟槽，且沟槽的深度小于外延层沿垂直于半导体衬底的方向的厚度；沿着任一沟槽，向外延层内延伸的扩散区域，扩散区域与沟槽一一对应设置；扩散区域的导电类型为与第一导电类型不同的第二导电类型；任意相邻两个扩散区域之间被部分外延层间隔，扩散区域与半导体衬底之间被部分外延层间隔；导电介质，填充于沟槽内；两个电极，分别与不同的沟槽内的导电介质电连接。本实用新型专利技术实施例提供的技术方案可以提高器件的通流能力，减小器件的体积。

A bidirectional diode and over-voltage protection device

The embodiment of the utility model discloses a bidirectional diode and an overvoltage protection device. The bidirectional diode comprises a semiconductor substrate, a first conductive type epitaxial layer on one side of the semiconductor substrate, at least two grooves spaced at one side of the epitaxial layer away from the semiconductor substrate, and the depth of the grooves is less than the thickness of the epitaxial layer in the direction perpendicular to the semiconducting substrate, and a diffusion region extending outward in the epitaxial layer along any groove The diffusion region and the trench are arranged one by one; the conductivity type of the diffusion region is the second conductivity type different from the first conductivity type; the gap between any two adjacent diffusion regions is partially separated by the epitaxial layer, and the gap between the diffusion region and the semiconductor substrate is partially separated by the epitaxial layer; the conductive medium is filled in the trench; the two electrodes are electrically connected with the conductive medium in different trenches respectively \u3002 The technical scheme provided by the embodiment of the utility model can improve the flow capacity of the device and reduce the volume of the device.

【技术实现步骤摘要】
一种双向二极管及过电压保护装置
本技术涉及半导体
，尤其涉及一种双向二极管及过电压保护装置。
技术介绍
瞬态电压抑制二极管(TransientVoltageSuppressor，简称TVS)是一种过电压保护器件，可与被保护器件并联，用来保护系统免于遭受各种形式的瞬态高压和浪涌的冲击。当它的两端经受瞬间的高能量冲击时，瞬态电压抑制二极管迅速由截止变为导通，由高阻态变为低阻态，可流过较大的浪涌电流，瞬态电压抑制二极管两端的电压将会被钳制在一个比较小的电压范围内，避免后端被保护器件受到过电压损坏。当高能量冲击消失后，正常工作电压的幅值低于开启电压，瞬态电压抑制二极管由导通变为截止，会迅速由低阻态变为高阻态。双向的TVS结构，具有正反两个方向的浪涌保护作用，传统的双向瞬态电压抑制二极管为纵向结构，要达到所需的通流能力，所需制造的器件的体积较大。
技术实现思路
本技术实施例提供一种双向二极管及过电压保护装置，以提高器件的通流能力，减小器件的体积。第一方面，本技术实施例提供了一种双向二极管，包括：半导体衬底；第一导电类型的外延层，位于半导体衬底的一侧；在外延层远离半导体衬底的一侧，设置有间隔的至少两道沟槽，且沟槽的深度小于外延层沿垂直于半导体衬底的方向的厚度；沿着任一沟槽，向外延层内延伸的扩散区域，扩散区域与沟槽一一对应设置；扩散区域的导电类型为与第一导电类型不同的第二导电类型；任意相邻两个扩散区域之间被部分外延层间隔，扩散区域与半导体衬底之间被部分外延层间隔；导电介质，填充于沟槽内；两个电极，分别与不同的沟槽内的导电介质电连接。进一步地，沟槽的数量为至少三道，该至少三道沟槽成行排列。进一步地，沟槽的数量为至少三道，该至少三道沟槽呈同心环方式排列，位于最内侧的沟槽呈柱状或环状，其余沟槽呈环状。进一步地，一电极与所有第奇数道沟槽内的导电介质电连接，另一电极与所有第偶数道沟槽内的导电介质电连接。进一步地，还包括：第一绝缘层，位于外延层远离半导体衬底的一侧；第一导电层，位于第一绝缘层远离半导体衬底的一侧，第一导电层包括多个连接电极和多个间隔排列的子电极，子电极与沟槽一一对应设置，任一子电极通过过孔与对应的沟槽内的导电介质电连接；所有第奇数道沟槽对应的子电极通过一部分连接电极电连接，所有第偶数道沟槽对应的子电极通过另一部分连接电极电连接；第二绝缘层，位于第一绝缘层和第一导电层远离半导体衬底的一侧；第二导电层，位于第二绝缘层远离半导体衬底的一侧，第二导电层包括两个电极，其中，一个电极通过过孔与所有第奇数道沟槽对应的子电极电连接，另一个电极通过过孔与所有第偶数道沟槽对应的子电极电连接；第三绝缘层，位于第二绝缘层和第二导电层远离半导体衬底的一侧，第三绝缘层上设置有两个开孔，开孔与电极一一对应，任一开孔暴露对应的电极的部分区域。进一步地，第一导电类型为电子型，第二导电类型为空穴型；或者，第一导电类型为空穴型，第二导电类型为电子型。进一步地，导电介质的材料为钨、铜或第二导电类型重掺杂的多晶硅。进一步地，沟槽的宽度为大于或等于0.8微米，且小于或等于4微米。进一步地，沟槽的深度为大于或等于15微米，且小于或等于40微米。第二方面，本技术实施例还提供了一种过电压保护装置，包括本技术任意实施例提供的双向二极管。本技术实施例的技术方案中双向二极管包括半导体衬底；第一导电类型的外延层，位于半导体衬底的一侧；外延层远离半导体衬底的一侧，设置的间隔的至少两道沟槽，且沟槽的深度小于外延层沿垂直于半导体衬底的方向的厚度；沿着任一沟槽，向外延层内延伸的扩散区域，扩散区域与沟槽一一对应设置；扩散区域的导电类型为与第一导电类型不同的第二导电类型；任意相邻两个扩散区域之间被部分外延层间隔，扩散区域与半导体衬底之间被部分外延层间隔；导电介质填充于沟槽内；两个电极分别与不同的沟槽内的导电介质电连接，以使任意相邻的两道沟槽之间的部分扩散区域和部分外延层可形成一横向结构的双向二极管，可通过增大横向结构的双向二极管的沟槽的深度，增大有效结面积，进而增大器件的通流能力，减小器件体积，以解决由于半导体衬底的厚度远大于外延层的厚度，通过增大纵向结构的双向二极管的两道第二沟槽之间的间距，来增大有效结面积，进而增大器件的通流能力，导致器件体积较大的问题。附图说明图1为本技术实施例提供的一种双向二极管的剖面结构示意图；图2为本技术实施例提供的一种双向二极管的结构示意图；图3为本技术实施例提供的一种纵向结构的双向二极管的剖面结构示意图；图4为本技术实施例提供的一种纵向结构的双向二极管的结构示意图；图5为本技术实施例提供的又一种双向二极管的剖面结构示意图；图6为本技术实施例提供的一种双向二极管沿图5中FF＇方向的剖面结构示意图；图7为本技术实施例提供的又一种双向二极管沿图5中FF＇方向的剖面结构示意图；图8为本技术实施例提供的一种双向二极管沿图5中GG＇方向的剖面结构示意图；图9为本技术实施例提供的又一种双向二极管沿图5中GG＇方向的剖面结构示意图；图10为本技术实施例提供的一种过电压保护装置的结构示意图；图11为本技术实施例提供一种双向二极管的制作方法的流程图；图12至图15为与图11的部分步骤对应的双向二极管的剖面结构示意图；图16为本技术实施例提供的又一种双向二极管的制作方法的流程图；图17至图20为与图16的部分步骤对应的双向二极管的剖面结构示意图；图21为本技术实施例提供的又一种双向二极管的制作方法的流程图；图22为本技术实施例提供的又一种双向二极管的制作方法的流程图；图23至图26为与图22的部分步骤对应的双向二极管的剖面结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本技术，而非对本技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本技术相关的部分而非全部结构。本技术实施例提供一种双向二极管。图1为本技术实施例提供的一种双向二极管的剖面结构示意图。该双向二极管为瞬态电压抑制二极管，可作为过电压保护器件。该双向二极管包括：半导体衬底110；第一导电类型的外延层120，位于半导体衬底110的一侧111；外延层120远离半导体衬底110的一侧121，设置有间隔的至少两道沟槽130，且沟槽130的深度D1小于外延层沿垂直于半导体衬底110的方向AA＇的厚度D2；沿着任一沟槽130，向外延层120内延伸的扩散区域125，扩散区域125与沟槽130一一对应设置；扩散区域125的导电类型为与第一导电类型不同的第二导电类型；任意相邻两个扩散区域12本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双向二极管，其特征在于，包括：/n半导体衬底；/n第一导电类型的外延层，位于所述半导体衬底的一侧；/n在所述外延层远离所述半导体衬底的一侧，设置有间隔的至少两道沟槽，且所述沟槽的深度小于所述外延层沿垂直于所述半导体衬底的方向的厚度；/n沿着任一所述沟槽，向所述外延层内延伸的扩散区域，所述扩散区域与所述沟槽一一对应设置；所述扩散区域的导电类型为与所述第一导电类型不同的第二导电类型；任意相邻两个扩散区域之间被部分所述外延层间隔，所述扩散区域与所述半导体衬底之间被部分所述外延层间隔；/n导电介质，填充于所述沟槽内；/n两个电极，分别与不同的沟槽内的导电介质电连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种双向二极管，其特征在于，包括：
半导体衬底；
第一导电类型的外延层，位于所述半导体衬底的一侧；
在所述外延层远离所述半导体衬底的一侧，设置有间隔的至少两道沟槽，且所述沟槽的深度小于所述外延层沿垂直于所述半导体衬底的方向的厚度；
沿着任一所述沟槽，向所述外延层内延伸的扩散区域，所述扩散区域与所述沟槽一一对应设置；所述扩散区域的导电类型为与所述第一导电类型不同的第二导电类型；任意相邻两个扩散区域之间被部分所述外延层间隔，所述扩散区域与所述半导体衬底之间被部分所述外延层间隔；
导电介质，填充于所述沟槽内；
两个电极，分别与不同的沟槽内的导电介质电连接。


2.根据权利要求1所述的双向二极管，其特征在于，所述沟槽的数量为至少三道，该至少三道沟槽成行排列。


3.根据权利要求1所述的双向二极管，其特征在于，所述沟槽的数量为至少三道，该至少三道沟槽呈同心环方式排列，位于最内侧的沟槽呈柱状或环状，其余沟槽呈环状。


4.根据权利要求2或3所述的双向二极管，其特征在于，一电极与所有第奇数道沟槽内的导电介质电连接，另一电极与所有第偶数道沟槽内的导电介质电连接。


5.根据权利要求4所述的双向二极管，其特征在于，还包括：
第一绝缘层，位于所述外延层远离所述半导体衬底的一侧；
第一导电层，位于所述第一绝缘层远离所述半导体衬底的一侧，所述第一导电层包括多个连接电极和多个间隔排列的子电极，所述子电极与所...

【专利技术属性】
技术研发人员：喻先坤，
申请(专利权)人：深圳市槟城电子有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44