一种用于ESD保护的纵向SCR器件制造技术

本实用新型专利技术涉及一种用于ESD保护的纵向SCR器件，包括设置在背面金属层上的N型硅衬底；所述N型硅衬底上形成有P型外延层，所述P型外延层上设置有N型埋层，所述N型埋层上形成有两端底面与P型外延层相接的N型外延层，所述N型外延层上形成有N型重掺杂区和P型重掺杂区；所述N型重掺杂区位于P型重掺杂区周围，且均与正面金属层的底面相接；所述N型外延层上位于正面金属层周围，形成有介质层；所述N型外延层的两端开设有深入N型硅衬底中的隔离深沟槽。本实用新型专利技术在不增加芯片面积的情况下，可极大地提升泄流通路的有效面积，大大提高了SCR器件的ESD能力，且应用范围广。且应用范围广。且应用范围广。

【技术实现步骤摘要】
一种用于ESD保护的纵向SCR器件


[0001]本技术属于静电放电保护
，尤其涉及一种用于ESD保护的纵向SCR器件。

技术介绍

[0002]可控硅器件(SiliconControlledRectifier，SCR)在功率器件中广泛应用，由于它可以在高阻态和低阻态之间切换，因此可以被用作电源开关，同时也是一种常用于静电放电(Electro
‑
StaticDischarge，ESD)防护的器件，具有极好地释放静电的能力。与二极管、三极管以及场效应晶体管相比，自身的正反馈机制使得可控硅器件具有电流泄放能力强、单位面积泄放效率高、导通电阻小、鲁棒性强、防护级别高等优点，能够在半导体平面工艺上，以较小的芯片面积达成较高的静电防护等级。
[0003]目前主流的SCR器件通常为平面横向结构，但是，实际应用中平面横向结构的SCR器件，其泄流通道只在表面的有限深度，从而制约了SCR器件的ESD能力，要想提高其ESD能力，通常是增加芯片面积来实现，但是此方式，限制了其应用范围。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本技术提供了一种用于ESD保护的纵向SCR器件，其在不增加芯片面积的情况下，可极大地提升泄流通路的有效面积，大大提高了SCR器件的ESD能力，且应用范围广。
[0005]为了达到上述目的，本技术的技术方案是：
[0006]一种用于ESD保护的纵向SCR器件，包括设置在背面金属层上的N型硅衬底；
[0007]所述N型硅衬底上形成有P型外延层，所述P型外延层上设置有N型埋层，所述N型埋层上形成有两端底面与P型外延层相接的N型外延层，所述N型外延层上形成有N型重掺杂区和P型重掺杂区；
[0008]所述N型重掺杂区位于P型重掺杂区周围，且均与正面金属层的底面相接；
[0009]所述N型外延层上位于正面金属层周围，形成有介质层；所述N型外延层的两端开设有深入N型硅衬底中的隔离深沟槽。
[0010]上述的一种用于ESD保护的纵向SCR器件，所述正面金属层与N型重掺杂区和P型重掺杂区相接为SCR器件的阳极Anode引出；所述背面金属层与N型硅衬底相接为SCR器件的阴极Cathode引出；所述N型埋层与N型外延层相接构成PNP结构的基区，或NPN结构的发射区。
[0011]上述的一种用于ESD保护的纵向SCR器件，N型重掺杂区为磷注入形成，所述P型重掺杂区为硼注入形成。
[0012]上述的一种用于ESD保护的纵向SCR器件，所述P型外延层的厚度为2um～8um，其外延电阻率0.01Ω.cm～0.4Ω.cm。
[0013]上述的一种用于ESD保护的纵向SCR器件，所述N型外延层的厚度为3um～9um，其外延电阻率5Ω.cm～100Ω.cm。
[0014]本技术的技术效果和优点：
[0015]本技术提供的一种用于ESD保护的纵向SCR器件，通过将N型重掺杂区并P型重掺杂区、N型外延层、N型埋层、P型外延层、N型硅衬底从上到下依次形成于正面金属层和背面金属层之间，在ESD保护时，SCR器件的泄流方向由上往下，使其泄流通路变为纵向，能够极大地提升泄流通路的有效面积，大大提高了SCR器件的ESD能力，在同样的ESD能力下，可大大缩小芯片面积。
附图说明
[0016]图1是本技术的结构示意图；
[0017]图2是本技术的制作流程结构图。
[0018]图中标号：101、N型硅衬底；102、P型外延层；103、N型埋层；104、N型外延层；105
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1、N型重掺杂区；105
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2、P型重掺杂区；106、隔离深沟槽；107、介质层；108、正面金属层；109、背面金属层。
具体实施方式
[0019]以下结合附图给出的实施例对本技术作进一步详细的说明。
[0020]参见图1所示，一种用于ESD保护的纵向SCR器件，包括设置在背面金属层109上的N型硅衬底101，所述N型硅衬底101上形成有P型外延层102，所述P型外延层102上设置有N型埋层103，所述N型埋层103上形成有两端底面与P型外延层102相接的N型外延层104，所述N型外延层104上形成有N型重掺杂区105
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1和P型重掺杂区105
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2。所述N型重掺杂区105
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1位于P型重掺杂区105
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2周围，且均与正面金属层108的底面相接。所述N型外延层104上位于正面金属层108周围，形成有介质层107；所述N型外延层104的两端开设有深入N型硅衬底101中的隔离深沟槽106。
[0021]本实施例中，所述正面金属层108与N型重掺杂区105
‑
1和P型重掺杂区105
‑
2相接为SCR器件的阳极Anode引出。所述背面金属层109与N型硅衬底101相接为SCR器件的阴极Cathode引出。所述N型埋层103与N型外延层104相接构成PNP结构的基区，或NPN结构的发射区。
[0022]本实施例中，所述N型硅衬底101的材料参数的电阻率为0.002Ω.cm～0.006Ω.cm,<100>晶向。
[0023]本实施例中，所述P型外延层102的厚度为2um～8um，其外延电阻率0.01Ω.cm～0.4Ω.cm。
[0024]本实施例中，所述N型外延层104的厚度为3um～9um，其外延电阻率5Ω.cm～100Ω.cm。
[0025]本实施例中，所述N型重掺杂区105
‑
1为磷注入形成，其注入能量为80kev～100kev,注入剂量为7e15～1e16；所述P型重掺杂区105
‑
2为硼注入形成，其注入能量为80kev～100kev,注入剂量为7e15～1e16。其中，磷注入和硼注入的注入温度均为1000～1050℃，时间均为20min～50min。
[0026]在本实施例中，SCR器件电压主要受到N型埋层103和P型外延层102构成的PN结击穿电压影响，通过调整其厚度和浓度可以方便地得到所需要的应用电压，通过调整N型重掺
杂区105
‑
1和P型重掺杂区105
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2，以及N型外延层104和P型外延层102的比例，可以方便地改变SCR器件的电容参数。
[0027]当ESD发生时，因为N型重掺杂区105
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1和P型重掺杂区105
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2短接，首先是由N型埋层103、P型外延层102和N型硅衬底101形成的场管发生穿通击穿，电流迅速上升，当电流达到一定值时，P型重掺杂区105
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2与N型外延层104形成的PN结正向开启，由P型重掺杂区105
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2、N型外延层104、N型埋层103、P型外延层102和N型硅衬底101构成的SCR路径开启。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于ESD保护的纵向SCR器件，其特征在于：包括设置在背面金属层(109)上的N型硅衬底(101)；所述N型硅衬底(101)上形成有P型外延层(102)，所述P型外延层(102)上设置有N型埋层(103)，所述N型埋层(103)上形成有两端底面与P型外延层(102)相接的N型外延层(104)，所述N型外延层(104)上形成有N型重掺杂区(105
‑
1)和P型重掺杂区(105
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2)；所述N型重掺杂区(105
‑
1)位于P型重掺杂区(105
‑
2)周围，且均与正面金属层(108)的底面相接；所述N型外延层(104)上位于正面金属层(108)周围，形成有介质层(107)；所述N型外延层(104)的两端开设有深入N型硅衬底(101)中的隔离深沟槽(106)。2.根据权利要求1所述的一种用于ESD保护的纵向SCR器件，其特征在于：所述正面金属...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺健民，张彪，王康，焦彬，
申请(专利权)人：西安迈驰半导体科技有限公司，
类型：新型
国别省市：