一种超低动态阻抗双向TVS及制造方法技术

本发明专利技术提出一种超低动态阻抗双向TVS及制造方法，该超低动态阻抗双向TVS包括衬底层及基区层，衬底层为第一导电类型，基区层为第二导电类型，并形成于衬底层上；还包括浅槽结构，浅槽结构形成于基区层中，其深度小于基区层的深度，在浅槽结构两侧形成第一导电类型的有源区，浅槽结构具有复数个，各浅槽结构之间留有间隔，形成梳齿式布局；还包括浅槽填充层，浅槽填充层形成于浅槽结构内部；还包括电极，电极采用表面多层金属化引出。该TVS采用双向梳齿式布局，既节省了表面面积，又降低了动态阻抗，双向TVS结构动态阻抗低至毫欧姆数量级。

【技术实现步骤摘要】
一种超低动态阻抗双向TVS及制造方法
本专利技术涉及瞬态电压抑制二极管，尤其涉及一种超低动态阻抗双向TVS及制造方法。
技术介绍
TVS作为瞬态电压抑制保护二极管，当达到它的双向瞬态击穿电压时，由截止转为导通状态，将高电压吸收并限制在一个低电压值上，起到保护电路的作用。在应用中，导通之后的TVS产品自身的钳位电压是随着导通电流增大而增大的，而且该数值不是简单的线性变化，过大的钳位电压会直接损坏甚至直接烧毁受保护敏感电路。所以衡量一款TVS产品的保护效果的主要指标就是其导通动态阻抗(Dynamicresistance)，动态阻抗一般使用TLP(TransmissionLinePulse，传输线脉冲发生器，是一种集成电路静电放电防护技术的研究测试手段)来测量。当下半导体制造技术升级到5nm甚至更小的产品线宽制程，导致受保护的集成电路对于外界干扰的耐压能力越来越敏感，对于可见电压的要求越来越高，所以开发超低动态阻抗型TVS越来越迫切。传统的双向TVS的NPN或PNP结构不管采用纵向还是横向结构，其动态阻抗特性都无法达到保护的要求：1.图1所示的纵向结构需要考虑外延和衬底材料的寄生电阻，通过减薄可以降低动态阻抗，但是受限于工艺的能力，无法做到忽略衬底的影响；2.图2所示的横向结构虽然不用考虑衬底材料的影响，但是因为对双向TVS触发电压的要求，两个N掺杂区域的间距无法太近，否则工作时形成穿通击穿，导致产品失效，而间距的增加直接带来动态阻抗的增加。因此，有必要对这种TVS进行结构优化，以克服上述缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种超低动态阻抗双向TVS及制造方法，克服现有的横向结构双向TVS中动态阻抗大，为了形成足够高的工作电压而导致的有源区尺寸过大的问题，还需兼顾低漏电和双向对称性一致等应用需求。本专利技术为解决其技术问题所采用的技术方案是：一种超低动态阻抗双向TVS，包括：衬底层，该衬底层为第一导电类型；基区层，该基区层为第二导电类型，并形成于衬底层上；浅槽结构，该浅槽结构形成于基区层中，其深度小于基区层的深度，在浅槽结构两侧形成第一导电类型的有源区，浅槽结构具有复数个，各浅槽结构之间留有间隔，形成梳齿式布局；浅槽填充层，该浅槽填充层形成于浅槽结构内部；电极，该电极采用表面多层金属化引出。进一步，衬底层的电阻率为1ohm·cm～50ohm·cm。进一步，第一导电类型的有源区的电阻率为0.01ohm·cm～0.1ohm·cm。进一步，浅槽结构为环形，并环绕于第一导电类型的有源区外侧。进一步，浅槽结构的深度为1μm～2μm，宽度为0.35μm～3μm。在本专利技术的一个实施例中，浅槽填充层由氧化层形成。在本专利技术的另一个实施例中，浅槽填充层由掺杂多晶硅形成，掺杂多晶硅为第二导电类型。上述超低动态阻抗双向TVS的制造方法，包括以下步骤：1)在第一导电类型的衬底层上形成第二导电类型的基区层，衬底层的电阻率为1ohm·cm～50ohm·cm，基区层的电阻率为0.01ohm·cm～0.1ohm·cm；2)利用光刻及及干法刻蚀工艺在基区层形成若干浅槽结构，浅槽结构的深度为1μm～2μm，宽度为0.35μm～3μm；3)使用炉管热氧的方式在浅槽结构内填充氧化层或掺杂多晶硅，形成浅槽填充层，利用化学机械抛光工艺将晶圆表面的氧化层或掺杂多晶硅清除；4)利用化学气相淀积的方式在晶圆表面长一层绝缘介质层，利用光刻及干法刻蚀工艺在绝缘介质层上开出接触孔；5)在接触孔内做钨塞，并采用化学机械抛光工艺磨平；6)利用金属溅射工艺在晶圆表面长一层金属铝，并利用光刻刻蚀做金属布线作为第一层金属；7)在第一层金属上利用化学气相淀积再做一层绝缘介质，并使用光刻及干法刻蚀工艺在该绝缘介质层上开出通孔；8)在通孔内做钨塞，并采用化学机械抛光工艺磨平；9)利用金属溅射工艺在晶圆表面长一层金属铝，并利用光刻刻蚀做金属布线作为第二层金属；10)在第二层金属上利用化学气相淀积做钝化层，并利用光刻及干法刻蚀工艺定义出键合点位置。本专利技术的优点在于：1.该TVS采用双向梳齿式布局，既节省了表面面积，又降低了动态阻抗，双向TVS结构动态阻抗低至毫欧姆数量级，远低于现市场中常见型号的动态阻抗；2.通过浅槽掺杂，有效的调整了基区的宽度和势垒高度达到穿通击穿电压的调节效果，同尺寸可以达到不同的工作电压要求；3.通过表面的浅槽设计，有效的降低了衬底材料缺陷和衬底材料表面污染带来的漏电风险，漏电降至nA级别，远优于常规双向TVS产品；4.通过高效的版图设计，可以极大的压缩单个芯片尺寸，同尺寸达到更大的性能需求，相比于现有表面横向结构产品，表面积节省30％～40％；5.通过多层金属互联，降低了金属电极的寄生电阻，有效的节省芯片表面面积，适应超小型封装需求。附图说明图1是传统纵向结构TVS的结构示意图；图2是传统横向结构TVS的结构示意图；图3是本专利技术提出的TVS的表面结构示意图；图4是本专利技术提出的TVS的纵向截面示意图；图5是传统TVS两个方向的TLP曲线；图6是本专利技术提出的TVS两个方向的TLP曲线。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图3、图4所示，本专利技术提出的超低动态阻抗双向TVS包括衬底层及基区层，衬底层为第一导电类型，基区层为第二导电类型，并形成于衬底层上；还包括浅槽结构100，浅槽结构形成于基区层中，其深度小于基区层的深度，在浅槽结构两侧形成第一导电类型的有源区200，浅槽结构具有复数个，各浅槽结构之间留有间隔，形成梳齿式布局；还包括浅槽填充层，浅槽填充层形成于浅槽结构内部；还包括电极，电极采用表面多层金属化引出。其中，衬底层的电阻率为1ohm·cm～50ohm·cm，第一导电类型的有源区的电阻率为0.01ohm·cm～0.1ohm·cm。在本实施例中，浅槽结构为环形，并环绕于第一导电类型的有源区外侧。其中，浅槽结构的深度为1μm～2μm，宽度为0.35μm～3μm。在一个实施例中，浅槽填充层由氧化层形成，在另一个实施例中，浅槽填充层由掺杂多晶硅形成，掺杂多晶硅为第二导电类型。上述超低动态阻抗双向TVS的制造方法包括以下步骤：在第一导电类型的衬底层上形成第二导电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超低动态阻抗双向TVS，其特征在于，包括：/n衬底层，该衬底层为第一导电类型；/n基区层，该基区层为第二导电类型，并形成于衬底层上；/n浅槽结构，该浅槽结构形成于基区层中，其深度小于基区层的深度，在浅槽结构两侧形成第一导电类型的有源区，浅槽结构具有复数个，各浅槽结构之间留有间隔，形成梳齿式布局；/n浅槽填充层，该浅槽填充层形成于浅槽结构内部；/n电极，该电极采用表面多层金属化引出。/n

【技术特征摘要】
1.一种超低动态阻抗双向TVS，其特征在于，包括：
衬底层，该衬底层为第一导电类型；
基区层，该基区层为第二导电类型，并形成于衬底层上；
浅槽结构，该浅槽结构形成于基区层中，其深度小于基区层的深度，在浅槽结构两侧形成第一导电类型的有源区，浅槽结构具有复数个，各浅槽结构之间留有间隔，形成梳齿式布局；
浅槽填充层，该浅槽填充层形成于浅槽结构内部；
电极，该电极采用表面多层金属化引出。


2.根据权利要求1所述的一种超低动态阻抗双向TVS，其特征在于：
衬底层的电阻率为1ohm·cm～50ohm·cm。


3.根据权利要求1所述的一种超低动态阻抗双向TVS，其特征在于：
第一导电类型的有源区的电阻率为0.01ohm·cm～0.1ohm·cm。


4.根据权利要求1所述的一种超低动态阻抗双向TVS，其特征在于：
浅槽结构为环形，并环绕于第一导电类型的有源区外侧。


5.根据权利要求4所述的一种超低动态阻抗双向TVS，其特征在于：
浅槽结构的深度为1μm～2μm，宽度为0.35μm～3μm。


6.根据权利要求1所述的一种超低动态阻抗双向TVS，其特征在于：
浅槽填充层由氧化层形成。


7.根据权利要去1所述的一种超低动态阻抗双向TV...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴昊，陆亚斌，王成，
申请(专利权)人：傲威半导体无锡有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32