一种低残压大浪涌单向骤回TVS器件制造技术

本实用新型专利技术公开了一种低残压大浪涌单向骤回TVS器件，包括N型衬底，N型衬底上方设置P型外延层，P型外延层上设置SN层和SP层，SN层和SP层通过深槽隔离，本发提出的TVS器件在提供低漏电流的同时不仅将击穿电压降低，而且大幅提升了击穿方向的峰值电流IPP，同时降低了正向导通方向和负向击穿方向的钳位电压，使得被保护器件完全处于安全区内，使得该器件具有大功率、成本低等优点。

A kind of TVs device with low residual voltage and large surge

【技术实现步骤摘要】
一种低残压大浪涌单向骤回TVS器件
本技术涉及半导体电子器件
，具体涉及一种低残压大浪涌单向骤回TVS器件。
技术介绍
瞬态电压抑制器(TVS)被广泛应用于各类电子产品中，相对数据端口低频次的静电事件，电池端口在电源的插拔过程中不断受到浪涌电流的冲击，电池模块VBAT&VBUS端的电源电压有不同的要求，如VBAT端的电源电压一般为4.5V，VBUS端的电源电压从7V至26V不等。不同的电池模块方案及其不同的测试应力条件下，需要TVS提供能适应各种电源电压，以及配合OVP保护方案的系列产品。这类TVS不仅能迅速将击穿方向和正向导通方向的大浪涌旁路到地，同时两个方向都能为后级提供低钳位电压，保证主控IC不受损伤。另一方面，在电子产品小型化的趋势下，VBAT&VBUS端的TVS需要不断地进行技术革新，采用新技术实现在更小的封装体下具有更高功率密度以及更低钳位电压的性能，以适应高集成度、小巧便携的产品需求。如图1所示为常规的单向TVS器件，常规的单向TVS的VBR方向无法获得较大的IPP和较低的残压，增大TVS的浪涌电流能力通常的做法是增加PN结的面积，但是单纯增大面积会带来一系列问题：①.TVS器件面积增大，导致使用更大的封装体，无法满足应用端对小型化的要求。②.单纯增大TVS结面积，成本上升，产品竞争力下降。降低VBR可以在一定程度上降低器件的残压，但是带来的问题是漏电流的增大。如图2所示为双向的NPN结构的双向TVS器件，这种器件具有NPN负阻结构，这种结构的优点是既可以降低VBR从而降低残压，而且漏电流也会更小，因为相同面积二极管在浪涌时的极限功率相近，由公式PPP＝IPP×VC，当钳位电压VC下降较多时，其IPP值将获得大幅度提升，但是带来的缺点是当有负浪涌来时，仍然为击穿VBR方向必须开启才能泄放电流，势必残压会高很多。所以综上所述，单向PN结和双向NPN两种结构各有优点和不足，一种结构难以满足高功率密度低钳位电压的产品设计。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本技术提出一种低残压大浪涌单向骤回TVS器件。本技术的技术方案是：一种低残压大浪涌单向骤回TVS器件，包括N型衬底(Nsub)，N型衬底上方设置P型外延层，P型外延层上设置SN层和SP层，SN层和SP层通过深槽隔离。上述低残压大浪涌单向骤回TVS器件的制造方法，包括：步骤A：选取N+衬底/P型外延片；步骤B：在P型外延层上进行光刻定义后，通过离子注入形成SN层；步骤C：在P型外延层上进行光刻定义后，通过离子注入形成SP层；步骤D：对SN层和SP层进行同时RTP退火，对注入元素进行激活；步骤E：在P型外延层上干法刻蚀深隔离槽一直延伸到衬底并用LPTEOS填充深槽隔离；步骤F:淀积一层SiO2作为接触孔的介质；步骤G：干法刻蚀接触孔和淀积金属。此外，还可以在所述P型外延层(Pepi)与SN层和SP层之间设置PWell(P阱)层或NWell(N阱)层，方法为在步骤A之后，步骤B之前增加一步对P型外延层的PWell或NWell普注，无需光刻版。PWell普注注入元素为B，剂量在1E12-1E13之间，退火温度在1050-1150之间，NWell普注注入元素为P，剂量在1E13-1E14之间，退火温度在1050-1150之间。优选地，步骤A中，N+衬底/P型外延片，其中N+衬底的电阻率在0.001-0.006ohm，P型延的电阻率在0.015-0.15ohm之间，P型外延的厚度在5—10um之间。优选地，步骤B中，在P型外延层上进行光刻定义后，通过离子注入形成SN层，注入元素为P和As，注入剂量都在1E15-8E15之间，能量为50kev-80kev之间，SN层的面积占整个芯片面积的70％-90％。优选地，步骤C中，在P型外延层上进行光刻定义后，通过离子注入形成SP层，注入元素为B，注入剂量都在1E15-8E15之间，能量为50kev-80kev之间,SP层的面积占整个芯片面积的10％-30％。优选地，步骤D中，对SP和SN层进行RTP快速退火，温度为1000-1100度，时间控制在20-30S，对注入元素进行激活。优选地，步骤E：在P型外延层上干法刻蚀深隔离槽一直延伸到衬底，深隔离槽的深度为15—20um，深槽的CD在1.2um，深槽刻蚀后用LPTEOS填充达到隔离效果。优选地，步骤F:淀积一层SiO2作为接触孔的介质，厚度在0.6um-0.8um。优选地，步骤G：通过光刻定义和干法刻蚀出接触孔并淀积金属，金属为3-4.5um的AlSiCu；金属将正面的SN/SP互联。本技术的有益效果是：本发提出一种新型的TVS器件，该器件在提供低漏电流的同时不仅将击穿电压降低，而且大幅提升了击穿方向的峰值电流IPP，同时降低了正向导通方向和负向击穿方向的钳位电压，使得被保护器件完全处于安全区内，使得该器件具有大功率、成本低等优点。附图说明图1为SP/Pepi/Nsub的单向结构的TVS示意图。图2为SN/Pepi/Nsub的双向结构的TVS示意图。图3为本技术中实施例1单向骤回TVS器件的结构示意图。图4为本技术中实施例1单向骤回TVS器件简要电路示意图。图5为本技术中实施例2单向骤回TVS器件的结构示意图。图6为本技术中实施例3单向骤回TVS器件的结构示意图。具体实施方式实施例1：步骤A中,N+衬底/P型外延片，其中N+衬底的电阻率在0.001-0.006ohm，P型外延的电阻率在0.015-0.15ohm之间，P型外延的厚度在5—10um之间；步骤B中，在P型外延层上进行光刻定义后，通过离子注入形成SN层，注入元素为P或As，注入剂量都在1E15-8E15之间，能量为50kev-80kev之间，SN层的面积占整个芯片面积的70％-90％；步骤C中，在P型外延层上进行光刻定义后，通过离子注入形成SP层，注入元素为B，注入剂量都在1E15-8E15之间，能量为50kev-80kev之间,SP层的面积占整个芯片面积的10％-30％；步骤D中，对SP和SN层进行RTP快速退火，温度为1000-1100度，时间控制在20-30S，对注入元素进行激活；步骤E：在P型外延上干法刻蚀深隔离槽一直延伸到衬底，深隔离槽的深度为15—20um，深槽的CD在1.2um，深槽刻蚀后用LPTEOS填充达到隔离效果；步骤F:淀积一层SiO2作为接触孔的介质，厚度在0.6um-0.8um；步骤G：通过光刻定义和干法刻蚀出接触孔并淀积金属，金属为3-4.5um的AlSiCu；步骤H：金属将正面的SP和SN进行互联。实施例2：在步骤A后增加一层PWell的普注，注入元素为B，剂量在1E12-1E13之间，退火温本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低残压大浪涌单向骤回TVS器件，其特征在于，包括N型衬底，N型衬底上方设置P型外延层，P型外延层上设置SN层和SP层，SN层和SP层通过深槽隔离。/n

【技术特征摘要】
20190629 CN 20192101236461.一种低残压大浪涌单向骤回TVS器件，其特征在于，包括N型衬底，N型衬底上方设置P型外延层，P型外延层上设置SN层和SP层，SN层和SP层通过深槽隔离。


2.根据权利要求1所述的低残压大浪涌单向骤回TVS器件，其特征在于，所述P型外延层...

【专利技术属性】
技术研发人员：张啸，苏海伟，赵德益，李洪，赵志方，王允，吕海凤，蒋骞苑，冯星星，李亚文，
申请(专利权)人：上海长园维安微电子有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31