一种包括两步湿刻的双向TVS器件的制造方法技术

本发明专利技术公开了一种包括两步湿刻的双向TVS器件的制造方法，包括：通过第一无限源注入、第一扩散，在一N型衬底的两端处形成沿第一方向贯穿所述N型衬底的P+型区；进行第二无限源注入、第二扩散，在所述N型衬底内形成沿第二方向贯穿所述N型衬底的正向P型主结区、反向P型主结区，所述正向P型主结区、所述反向P型主结区均与所述P+型区接触；通过第一湿刻，在相邻N型衬底中形成一类U型凹槽，其中，所述类U型凹槽两端具有鸟嘴状可刻蚀结构；随后在所述正向P型主结区的上表面及所述U型凹槽表面进行第二湿刻，以去除所述类U型凹槽两端的鸟嘴状可刻蚀结构，经过后道工艺得到所述双向TVS器件。经过后道工艺得到所述双向TVS器件。经过后道工艺得到所述双向TVS器件。

【技术实现步骤摘要】
一种包括两步湿刻的双向TVS器件的制造方法


[0001]本专利技术涉及半导体领域，尤其涉及一种包括两步湿刻的双向TVS器件的制造方法。

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。在双向TVS器件的制造过程中，一步湿刻法会在芯片中形成不期望的鸟嘴状结构，其会导致TVS器件在高压时放电，造成TVS器件损坏。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术提供一种包括两步湿刻的双向TVS器件的制造方法，以解决相关技术中出现刻蚀鸟嘴的问题。
[0004]为实现上述目的，本专利技术主要采用以下技术方案：
[0005]本申请实施例提供一种包括两步湿刻的双向TVS器件的制造方法，所述方法包括如下步骤：通过第一无限源注入、第一扩散，在一N型衬底的两端处形成沿第一方向贯穿所述N型衬底的P+型区，所述N型衬底具有相对的第一表面和第二表面；进行第二无限源注入、第二扩散，在所述N型衬底内靠近所述第一表面、所述第二表面处分别形成沿第二方向贯穿所述N型衬底的正向P型主结区、反向P型主结区，其中，所述第一方向与所述第二方向垂直，所述正向P型主结区、所述反向P型主结区均与所述P+型区接触；在所述正向P型主结区的上表面及所述反向P型主结区的下表面沉积氧化层，并进行第一湿刻，所述第一湿刻穿过所述氧化层、所述正向P型主结区、所述N型衬底的未掺杂区及所述P+型区，以在相邻N型衬底中形成一类U型凹槽，其中，所述类U型凹槽两端具有鸟嘴状刻蚀结构；去除所述氧化层，在所述正向P型主结区的上表面及所述U型凹槽表面进行第二湿刻，以去除所述类U型凹槽两端的鸟嘴状刻蚀结构形成U型凹槽，并减薄所述正向P型主结区，得到TVS中间器件；经过后道工艺在所述TVS中间器件上形成钝化层和金属层，得到所述双向TVS器件。
[0006]优选地，所述通过第一无限源注入，在一N型衬底的两端处形成沿第一方向贯穿所述N型衬底的P+型区，包括：分别在一N型衬底的上下表面沉积第一氧化层，通过光刻胶掩膜在所述第一氧化层两端刻蚀得到注入窗口；自所述注入窗口进行第一无限源注入，并在隔离下进行第一扩散，以在所述N型衬底的两端处分别形成沿第一方向贯穿所述N型衬底的双弧形P+型区。
[0007]优选地，所述进行第二无限源注入、第二扩散，在所述N型衬底内靠近所述第一表面、所述第二表面处分别形成沿第二方向贯穿所述N型衬底的正向P型主结区、反向P型主结区，包括：去除所述第一氧化层，在所述第一表面、所述第二表面分别进行第二无限源注入，并在隔离下进行第二扩散，从而在所述N型衬底内靠近所述第一表面、所述第二表面内处分别形成沿第二方向贯穿所述N型衬底的正向P型主结区、反向P型主结区。
[0008]优选地，所述经过后道工艺在所述TVS中间器件上形成钝化层和金属层，得到所述
双向TVS器件，包括：在所述反向P型主结区的下表面、所述U型凹槽及所述正向P型主结区的上表面沉积形成绝缘材料层，通过光刻胶掩膜刻蚀所述绝缘材料层，形成覆盖所述U型凹槽的部分区域以及所述正向P型主结区靠近两端的部分上表面的钝化层；在紧挨所述钝化层及所述反向P型主结区的下表面形成金属层，得到所述双向TVS器件。
[0009]优选地，所述金属层包括：顶金属层、底金属层及对准金属层，对应的，所述在紧挨所述钝化层及所述反向P型主结区的下表面形成金属层，包括：在所述反向P型主结区的下表面形成底金属层，在所述U型凹槽的部分底面紧挨所述钝化层处形成对准金属层，在所述正向P型主结区的部分上表面紧挨所述钝化层处形成顶金属层。
[0010]优选地，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；
[0011]优选地，所述第一扩散的气氛是H2、O2、N2或其组合；和/或所述第一扩散的温度范围为1200℃～1250℃；和/或所述第一扩散的时间为150h。
[0012]优选地，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。
[0013]优选地，所述第二扩散的气氛是H2、O2、N2或其组合；和/或所述第二扩散的温度低于所述第一推结的温度；和/或所述第二扩散的时间为20h。
[0014]优选地，所述U型凹槽的深度大于120μm。
[0015]本申请实施例提供一种包括两步湿刻的双向TVS器件的制造方法，以解决一步湿刻后产生刻蚀结构的问题，防止刻蚀结构在高压下放电，导致TVS器件的损坏，同时去除无限源注入后的表面杂质，以获得高性能的双向TVS器件。通过本专利技术提供的制造方法得到的双向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，具有较高的击穿电压，得到低成本与高质量的TVS器件，在芯片制造与封装需求上可以达到双赢的局面。
附图说明
[0016]图1为本专利技术实施例提供的包括两步湿刻的双向TVS器件的制造方法的流程示意图。
[0017]图2a
‑
图2l为本专利技术实施例提供的包括两步湿刻的双向TVS器件的制造方法过程中的结构示意图。
具体实施方式
[0018]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。
[0019]本专利技术提供了一种包括两步湿刻的双向TVS器件的制造方法，如图1所示，所述方法包括：
[0020]步骤S11：通过第一无限源注入、第一扩散，在一N型衬底的两端处形成沿第一方向贯穿所述N型衬底的P+型区，所述N型衬底具有相对的第一表面和第二表面。
[0021]步骤S11通过以下步骤完成：
[0022]步骤S111：分别在一N型衬底的上下表面沉积第一氧化层，通过光刻胶掩膜在所述第一氧化层两端刻蚀得到注入窗口；
[0023]图2a
‑
图2l为本申请实施例提供的包括两步湿刻的双向TVS器件的制造方法过程中的结构示意图，首先参见图2a，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，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。
[0024]随后，分别在所述第一表面、所述第二表面之上沉积初始氧化层。参见图2b，分别在第一表面S1和第二表面S2沉积形成初始氧化层110，这里，初始氧化层110的厚度大于2.5μm。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之上形成的初始氧化层110上覆盖光刻胶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种包括两步湿刻的双向TVS器件的制造方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：通过第一无限源注入、第一扩散，在一N型衬底的两端处形成沿第一方向贯穿所述N型衬底的P+型区，所述N型衬底具有相对的第一表面和第二表面；进行第二无限源注入、第二扩散，在所述N型衬底内靠近所述第一表面、所述第二表面处分别形成沿第二方向贯穿所述N型衬底的正向P型主结区、反向P型主结区，其中，所述第一方向与所述第二方向垂直，所述正向P型主结区、所述反向P型主结区均与所述P+型区接触；在所述正向P型主结区的上表面及所述反向P型主结区的下表面沉积氧化层，并进行第一湿刻，所述第一湿刻穿过所述氧化层、所述正向P型主结区、所述N型衬底的未掺杂区及所述P+型区，以在相邻N型衬底中形成一类U型凹槽，其中，所述类U型凹槽两端具有鸟嘴状刻蚀结构；去除所述氧化层，在所述正向P型主结区的上表面及所述U型凹槽表面进行第二湿刻，以去除所述类U型凹槽两端的鸟嘴状刻蚀结构形成U型凹槽，并减薄所述正向P型主结区，得到TVS中间器件；经过后道工艺在所述TVS中间器件上形成钝化层和金属层，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，所述通过第一无限源注入，在一N型衬底的两端处形成沿第一方向贯穿所述N型衬底的P+型区，包括：分别在一N型衬底的上下表面沉积第一氧化层，通过光刻胶掩膜在所述第一氧化层两端刻蚀得到注入窗口；自所述注入窗口进行第一无限源注入，并在隔离下进行第一扩散，以在所述N型衬底的两端处分别形成沿第一方向贯穿所述N型衬底的双弧形P+型区。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述进行第二无限源注入、第二扩散，在所述N型衬底内靠近所述第一表面、所述第二表面处分别形成沿第二方向贯穿所述N型衬底的正向P型主结区、反向P型主结区，包括：去除所述第一氧化层，在所述第一表面、所述第二表面分别进行第二无限源注入，并在隔离下进行第二扩散，从而在所述N型衬底内靠近所述第一表面、所述第二表面内处...

【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：