一种双向TVS器件的制造方法及结构技术

本发明专利技术公开了一种双向TVS器件的制造方法及结构，所述方法包括：首先，在一N型衬底上的隔离窗口进行第一无限源注入并进行第一推结，在所述N型衬底中正面与反面扩散后相交形成P+型区，该P+型区与N型衬底之间形成逆向偏压的PN结结构，随后在所述N型衬底的第一表面及第二表面上进行第二无限源注入并进行第二推结，在所述N型衬底中形成P型主结区，该P型主结区与该N型衬底之间形成正向偏压的PN结结构，接着经过台面刻蚀、沉积、刻蚀、电镀形成钝化层及金属层，最后，自所述P+型区和所述N型衬底的交界面与所述弧形凹面的相交线向所述对准金属层处平移预设距离进行切割，得到所述双向TVS器件。器件。器件。

【技术实现步骤摘要】
一种双向TVS器件的制造方法及结构


[0001]本专利技术涉及半导体领域，尤其涉及一种双向TVS器件的制造方法及结构。

技术介绍

[0002]瞬态二极管（Transient Voltage Suppressor，简称TVS）是一种二极管形式的高效能保护器件，响应时间短，浪涌吸收能力强，经常与电阻、电容等元器件配合，作为瞬态高压抑制保护的用途。TVS并联于被保护电路的前端，正常状态下，TVS呈高阻抗，当电路中出现大幅度的瞬态干扰电压或脉冲电流时，它在极短的时间内迅速转入反向导通状态，将电压钳制到最大钳位电压以下，当浪涌消失后，TVS又恢复到先前的高阻抗状态，起到了对其它元器件的保护作用。但是目前的TVS制作工艺存在工序复杂且成本高昂的问题，且高压双向的设计会存在封装时产生溢胶短路的风险。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术提供一种双向TVS器件的制造方法及结构，以解决相关技术中工序复杂且成本高昂的问题，且将传统双向结构的TVS的主结区全部设计到正面。
[0004]为实现上述目的，本专利技术主要采用以下技术方案：本申请实施例提供一种双向TVS器件的制造方法，所述方法包括如下步骤：S1、提供一N型衬底，所述N型衬底具有相对的第一表面和第二表面，在所述第一表面和第二表面形成第一氧化层；S2、在所述第一氧化层隔离形成注入窗口，自所述注入窗口进行第一无限源注入、并在扩散条件下进行第一推结得到P+型区，将所述N型衬底隔离；S3、去除所述第一氧化层，在掩膜下，依次自所述第一表面和所述二表面进行第二无限源注入、第二推结，在所述N型衬底内形成P型主结区；S4、经沉积、刻蚀，分别在所述第一表面、所述第二表面依次形成第二氧化层和光阻层；S5、经台面刻蚀，形成弧形凹面，以使所述N型衬底的未掺杂部分暴露、从而在所述弧形凹面处暴露出PN结；S6、去除所述第二氧化层和所述光阻层，经沉积、并在掩膜下进行刻蚀，覆盖所述第一表面的靠近两端的区域、所述P型主结区的侧面、所述N型衬底与所述弧形凹面的共有区域、及所述P+型区表面的部分区域，形成钝化层；S7、经电镀，紧挨所述钝化层、覆盖部分所述第一表面形成顶金属层，紧挨所述钝化层、覆盖所述P+型区的部分上表面形成对准金属层，覆盖所述第二表面形成底金属层；S8、自所述P+型区和所述N型衬底的交界面与所述弧形凹面的相交线向所述对准金属层处平移预设距离确定所述切割面，沿所述切割面进行切割，得到所述双向TVS器件。
[0005]优选地，步骤S1中，所述N型衬底的电阻率为50~85Ω
·
cm，所述第一氧化层的厚度大于2.5μm。
[0006]优选地，步骤S2中，所述注入窗口的宽度大于50μm。
[0007]优选地，步骤S2中，所述第一无限源注入的浓度为1
×
10
20 cm
‑3；和/或所述第一无限源注入的深度为15~20μm。
[0008]优选地，步骤S2中，所述第一推结的气氛是H2、O2、N2或其组合；和/或所述第一推结
的温度范围为1200℃~1250℃；和/或所述第一推结的时间为150h。
[0009]优选地，步骤S3中，所述第二无限源注入的浓度为1
×
10
19 cm
‑3；和/或所述P型主结区的深度为40~55μm。
[0010]优选地，步骤S3中，所述第二推结的气氛是H2、O2、N2或其组合；和/或所述第二推结的温度低于所述第一推结的温度；和/或所述第二推结的时间为20h。
[0011]优选地，步骤S5中，所述台面刻蚀是指自所述光阻层两侧与所述第二氧化层的交界处、沿弧形面刻蚀至所述N型衬底的两侧，所述弧形面是指贯穿所述光阻层、所述第二氧化层、所述P型主结区及所述P+区的弧形截面。
[0012]优选地，步骤S5中，所述台面刻蚀的深度大于120μm。
[0013]本申请实施例提供一种双向TVS器件，所述双向TVS器件的截面结构中包括：N型衬底，所述N型衬底具有相对的第一表面和第二表面；形成于所述N型衬底中间区域的N型未掺杂区，所述N型未掺杂区的侧面为一双弧形曲面；形成于所述N型衬底内靠近所述第一表面的第一P型主结区；形成于所述N型衬底内靠近所述第二表面的第二P型主结区，所述第一P型主结区及所述第二P型主结区均沿水平方向贯穿所述N型衬底；形成于所述N型衬底两端的P+型区，所述P+型区的一侧面与所述N型未掺杂区共面，所述P+型区在靠近第二表面的两端处与所述第二P型主结区交互；所述第一P型主结区的一侧面与所述N型未掺杂区的双弧形侧面的部分区域顺次连接形成一弧形凹面；钝化层，覆盖所述第一P型主结区靠近两端的区域、所述弧形凹面、及所述P+型区的部分上表面设置；顶金属层，紧挨所述钝化层覆盖部分所述第一P型主结区上表面设置；底金属层，覆盖所述第二表面设置。
[0014]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本申请实施例提供的双向TVS器件的底部接触面积大，且主要作用都在正面区域结构，具有很大的接触散热面积，本申请实施例提供的双向TVS器件的击穿电压较高，其中的PN结结构稳定，可以得到最低成本与高质量的分立器件的流片工艺，在芯片制造与封装需求上可以达到双赢的局面。
附图说明
[0015]图1为本专利技术实施例提供的双向TVS器件的制造方法的流程示意图。
[0016]图2a
‑
图2l为本专利技术实施例提供的双向TVS器件制造方法过程中的结构示意图；图2m为本专利技术实施例提供的双向TVS器件的结构示意图。
具体实施方式
[0017]下面将结合示意图对本专利技术的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述，本专利技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。
[0018]本专利技术提供了一种双向TVS器件的制造方法，如图1所示，所述方法包括：步骤S1：提供一N型衬底，所述N型衬底具有相对的第一表面和第二表面，在所述第一表面和第二表面形成第一氧化层和注入窗口。
[0019]图2a
‑
图2l为本申请实施例提供的双向TVS器件制造方法过程中的结构示意图，首先参见图2a，步骤S1通过以下步骤完成：步骤S11：提供一N型衬底100，N型衬底100具有上下相对的第一表面S1和第二表面
S2。这里，衬底为硅衬底，通过离子注入形成N型衬底，N成衬底的电阻率为50~85Ω
·
cm，以满足双向TVS器件的高压需求，N型衬底的厚度为200μm。
[0020]步骤S12：分别在所述第一表面、所述第二表面之上沉积氧化层。参见图2b，分别在第一表面S1和第二表面S2沉积形成氧化层110，这里，氧化层110的厚度大于2.5μm。
[0021]步骤S13：在所述氧化层之上覆盖初始掩膜。继续参见图2b，分别在所述N型衬底100的第一表面S1、第二表面S2之上形成的氧化层110上覆盖初始掩膜120。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双向TVS器件的制造方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：S1、提供一N型衬底，所述N型衬底具有相对的第一表面和第二表面，在所述第一表面和第二表面形成第一氧化层；S2、在所述第一氧化层隔离形成注入窗口，自所述注入窗口进行第一无限源注入、并在扩散条件下进行第一推结得到P+型区，将所述N型衬底隔离；S3、去除所述第一氧化层，自所述第一表面和所述二表面进行第二无限源注入、第二推结，在所述N型衬底内形成P型主结区；S4、经沉积、刻蚀，分别在所述第一表面、所述第二表面依次形成第二氧化层和光阻层；S5、经台面刻蚀，形成弧形凹面，以使所述N型衬底的未掺杂部分暴露、从而在所述弧形凹面处暴露出PN结；S6、去除所述第二氧化层和所述光阻层，经沉积、并在掩膜下进行刻蚀，覆盖所述第一表面的靠近两端的区域、所述P型主结区的侧面、所述N型衬底与所述弧形凹面的共有区域、及所述P+型区表面的部分区域，形成钝化层；S7、经电镀，紧挨所述钝化层、覆盖部分所述第一表面形成顶金属层，紧挨所述钝化层、覆盖所述P+型区的部分上表面形成对准金属层，覆盖所述第二表面形成底金属层；S8、自所述P+型区和所述N型衬底的交界面与所述弧形凹面的相交线向所述对准金属层处平移预设距离确定切割面，沿所述切割面进行切割，得到所述双向TVS器件。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中，所述N型衬底的电阻率为50~85Ω
·
cm，所述第一氧化层的厚度大于2.5μm。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中，所述注入窗口的宽度大于50μm。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中，所述第一无限源注入的浓度为1
×
10
20 cm
‑3；和/或所述第一无限源注入的深度为15~20μm。5.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于，步骤S2中，所述第一推结的气氛是H2、O
2、

【专利技术属性】
技术研发人员：杨国江，于世珩，毛嘉云，
申请(专利权)人：江苏长晶科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：