本发明专利技术提供一种单向平面二极管的TVS器件，包括基板，所述基板被划分为元胞区和终端区，所述元胞区和所述终端区之间设有过渡区，所述基板自下而上包括重掺杂第一导电类型的衬底、轻掺杂第一导电类型的外延，所述外延上设置开口向上的沟槽，所述衬底下形成有背面导电层；位于所述终端区中，在两个所述沟槽之间的所述外延上部形成重掺杂的第一导电类型的第一掺杂区和第二导电类型的第二掺杂区，所述第一掺杂区与所述第二掺杂区相邻设置，相互接触形成PN结，降低了调整触发电压的工艺难度，在相同单位面积内具有更小的动态电阻，极大地降低了器件的箝位系数，提高了器件的静电防护、电流泄放能力及单位面积利用率。电流泄放能力及单位面积利用率。电流泄放能力及单位面积利用率。
【技术实现步骤摘要】
一种单向平面二极管的TVS器件及其制造方法
[0001]涉及半导体
，具体涉及一种单向平面二极管的TVS器件及制造方法。
技术介绍
[0002]瞬态电压抑制器(TVS)被广泛应用于ESD保护领域，传统的TVS器件普遍采用二极管结构，存在箝位电压高，箝位系数大的缺点，难以有效保护电路。
[0003]现有技术中，提供一种SCR结构的TVS器件，而SCR结构的TVS器件仍然存在触发电压高、易发生闩锁效应、ESD窗口难以优化等缺陷。因此，在不影响器件其他性能的情况下降低箝位系数，成为了现有技术中需要解决的问题。
技术实现思路
[0004]基于上述现有技术的缺点，本专利技术提供一种单向平面二极管的TVS器件及制造方法，基于SGT工艺结构的优化，能够在不影响器件其他性能的情况下降低箝位系数。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供一种单向平面二极管的TVS器件,包括基板，所述基板被划分为元胞区和终端区，所述元胞区和所述终端区之间设有过渡区，所述基板自下而上包括重掺杂第一导电类型的衬底、轻掺杂第一导电类型的外延，所述外延上设置开口向上的沟槽，所述衬底下形成有背面导电层，其特征在于，位于所述元胞区中，所述沟槽的底部和下端内侧面设置有第一氧化层，在所述第一氧化层内填充有第一多晶硅，在所述第一多晶硅上方设置有第二氧化层，所述外延上表面设置有第三氧化层，所述第三氧化层覆盖所述沟槽的上端内侧，所述第三氧化层内填充有第二多晶硅，所述第三氧化层上表面以及所述第二多晶硅上表面覆盖有第四氧化层，在所述外延上部形成第二导电类型的基区，在所述基区上部，沿所述沟槽方向分别形成重掺杂的第一导电类型的源区和重掺杂的第二导电类型的体区；位于所述终端区中，所述沟槽的底部和内侧面设置有第一氧化层，在所述第一氧化层内填充有第一多晶硅，在所述第一多晶硅上方设置有第二氧化层，所述外延上表面设置有第三氧化层，在所述终端区边缘的所述外延上部形成第二导电类型的基区，在两个所述沟槽之间的所述外延上部形成重掺杂的第一导电类型的第一掺杂区和第二导电类型的第二掺杂区，所述第一掺杂区与所述第二掺杂区相邻设置，相互接触形成PN结；所述第三氧化层上表面以及所述第二氧化层上表面覆盖有第四氧化层。
[0006]可选的，在所述元胞区中，沿所述沟槽纵深方向，所述第一多晶硅于所述第二多晶硅两侧向上延伸至所述沟槽顶面，整体呈U形，所述第一多晶硅顶面、内侧及底部覆盖有所述第二氧化层，阻隔所述第一多晶硅与所述第二多晶硅以及所述第四氧化层接触。
[0007]进一步的，位于所述元胞区中，所述源区的上端、所述体区的上端、所述第一多晶硅的上端、所述第二多晶硅的上端分别开设有接触孔；位于所述终端区中，所述第二掺杂区的上端开设有接触孔；所述接触孔填充有正面导电层。
[0008]进一步的，所述源区的上端的所述正面导电层和所述体区的上端的所述正面导电层相互连接形成源极。
[0009]进一步的，所述第二掺杂区的上端的所述正面导电层和位于所述元胞区的所述沟槽内的所述第二多晶硅的上端的所述正面导电层相互连接形成栅极。
[0010]可选的，位于所述终端区的外边缘及所述过渡区中，开设有沟槽，所述沟槽底部及内侧面覆盖有第一氧化层，所述第一氧化层内填充有第一多晶硅，所述第一多晶硅上表面设置有第二氧化层，所述外延上表面设置有第三氧化层，所述第三氧化层上表面以及所述第二氧化层上表面覆盖有第四氧化层。
[0011]本专利技术还提供一种单向平面二极管的TVS器件的制造方法，包括以下步骤：
[0012]提供一个基板，基板划分元胞区及终端区，所述元胞区和所述终端区之间设有过渡区，所述基板自下而上依次包括重掺杂第一导电类型的衬底及轻掺杂第一导电类型的外延；
[0013]在所述外延上形成硬掩膜；
[0014]蚀刻所述硬掩膜及所述外延，在所述基板的元胞区、终端区及过渡区分别形成沟槽；
[0015]在所述外延上形成第一氧化层；
[0016]在所述第一氧化层上形成第一多晶硅，并使所述第一多晶硅填充所述沟槽；
[0017]去除所述沟槽外的所述第一多晶硅和所述第一氧化层，以及去除所述元胞区的所述沟槽上部的所述第一多晶硅和所述第一氧化层，于所述元胞区的所述第一多晶硅106顶部形成空腔，使所述第一多晶硅106延所述沟槽方向整体呈U形；
[0018]在所述元胞区的所述沟槽的所述第一多晶硅上形成第二氧化层；
[0019]在所述外延及所述元胞区的所述第一多晶硅的所述空腔侧壁形成第三氧化层；
[0020]在位于元胞区的所述第一多晶硅的所述空腔填充第二多晶硅；
[0021]去除位于元胞区的所述第一多晶硅的所述空腔外第二多晶硅；
[0022]在位于终端区的两个所述沟槽之间的所述外延表面形成重掺杂第一导电类型的第一掺杂区；
[0023]在所述外延表面形成具有第二导电类型的基区；
[0024]在所述第一掺杂区的侧方形成第二导电类型的第二掺杂区，所述第一掺杂区与所述第二掺杂区呈横向排列；
[0025]在位于元胞区的两个所述沟槽之间形成重掺杂第一导电类型的源区和重掺杂第二导电类型的体区，所述源区与所述体区沿所述沟槽方向相间排列；
[0026]形成第四氧化层，覆盖所述单向平面二极管的TVS器件的表面。
[0027]进一步的，所述在位于元胞区的两个所述沟槽之间形成重掺杂第一导电类型的源区和重掺杂第二导电类型的体区包括以下步骤：
[0028]在所述元胞区的两个所述沟槽之间的所述基区上延所述沟槽方向间隔形成多个所述源区；
[0029]在所述源区之间的所述基区上形成所述体区。
[0030]进一步的，还包括以下步骤：
[0031]分别在位于元胞区内的所述源区、位于元胞区内的所述体区、位于过渡区的所述第一多晶硅、位于元胞区的所述第一多晶硅、位于元胞区的所述第二多晶硅、位于终端区内的所述第二掺杂区、位于终端区边缘的所述第一多晶硅暴露接触孔；
[0032]在所述第四氧化层顶面形成正面导电层，并填充所述接触孔；所述源区与所述体区通过所述正面导电层相连通形成源极；所述第二掺杂区与位于元胞区的所述第二多晶硅通过所述正面导电层相连通形成栅极；
[0033]形成背面导电层于所述衬底底部。
[0034]进一步的，还包括以下步骤：
[0035]位于过渡区的所述第一多晶硅两端通过所述正面导电层分别与所述源极和所述栅极相连接。
[0036]通过在终端区横向形成PN结，降低了调整触发电压的工艺难度，同时，使整个TVS器件与传统的TVS器件相比在相同单位面积内具有更小的动态电阻，极大地降低了器件的箝位系数，提高了器件的静电防护、电流泄放能力及单位面积利用率；栅极、源极的接触面转移到表面，不需要再外延内蚀刻接触孔，降低了工艺复杂度；同时，本专利技术可以使用现有设备完成量产，工艺与现有工艺兼容，节省了生产成本和难度。
附图说明
[0037]此处所说明的附图用来提供对本专利技术的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种单向平面二极管的TVS器件，包括基板，所述基板被划分为元胞区和终端区，所述元胞区和所述终端区之间设有过渡区，所述基板自下而上包括重掺杂第一导电类型的衬底、轻掺杂第一导电类型的外延，所述外延上设置开口向上的沟槽，所述衬底下形成有背面导电层，其特征在于，位于所述元胞区中，所述沟槽的底部和下端内侧面设置有第一氧化层，在所述第一氧化层内填充有第一多晶硅，在所述第一多晶硅上方设置有第二氧化层，所述外延上表面设置有第三氧化层，所述第三氧化层覆盖所述沟槽的上端内侧，所述第三氧化层内填充有第二多晶硅，所述第三氧化层上表面以及所述第二多晶硅上表面覆盖有第四氧化层，在所述外延上部形成第二导电类型的基区，在所述基区上部，沿所述沟槽方向分别形成重掺杂的第一导电类型的源区和重掺杂的第二导电类型的体区；位于所述终端区中，所述沟槽的底部和内侧面设置有第一氧化层，在所述第一氧化层内填充有第一多晶硅，在所述第一多晶硅上方设置有第二氧化层，所述外延上表面设置有第三氧化层，在所述终端区边缘的所述外延上部形成第二导电类型的基区，在两个所述沟槽之间的所述外延上部形成重掺杂的第一导电类型的第一掺杂区和第二导电类型的第二掺杂区，所述第一掺杂区与所述第二掺杂区相邻设置，相互接触形成PN结；所述第三氧化层上表面以及所述第二氧化层上表面覆盖有第四氧化层。2.根据权利要求1所述的单向平面二极管的TVS器件，其特征在于，在所述元胞区中，沿所述沟槽纵深方向，所述第一多晶硅于所述第二多晶硅两侧向上延伸至所述沟槽顶面，整体呈U形，所述第一多晶硅顶面、内侧及底部覆盖有所述第二氧化层，阻隔所述第一多晶硅与所述第二多晶硅以及所述第四氧化层接触。3.根据权利要求1所述的单向平面二极管的TVS器件，其特征在于，位于所述元胞区中，所述源区的上端、所述体区的上端、所述第一多晶硅的上端、所述第二多晶硅的上端分别开设有接触孔；位于所述终端区中，所述第二掺杂区的上端开设有接触孔；所述接触孔填充有正面导电层。4.根据权利要求3所述的单向平面二极管的TVS器件，其特征在于，所述源区的上端的所述正面导电层和所述体区的上端的所述正面导电层相互连接形成源极。5.根据权利要求3所述的单向平面二极管的TVS器件，其特征在于，所述第二掺杂区的上端的所述正面导电层和位于所述元胞区的所述沟槽内的所述第二多晶硅的上端的所述正面导电层相互连接形成栅极。6.根据权利要求1所述的单向平面二极管的TVS器件，其特征在于，位于所述终端区的外边缘及所述过渡区中，开设有沟槽，所述沟槽底部及内侧面覆盖有第一氧化层，所述第一氧化层内填充有第一多晶硅，所述第一多晶硅上表面设置有第二氧化层，所述外延上表面设置有第三氧化层，所述第三氧化层上表面以及所述第二氧...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈美林，张轩瑞，
申请(专利权)人：上海晶岳电子有限公司，
类型：发明
国别省市：
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