一种SGTMOS工艺TVS器件及其制造方法技术

本发明专利技术提供了一种SGT MOS工艺TVS器件及其制造方法，其中TVS器件包括：第一导电类型的衬底和形成在衬底上的同质外延层；元胞区中形成有MOS管，触发区中形成有TVS管，TVS管为二极管结构，二极管的P区和N区通过对硅进行掺杂形成，且P区和N区横向设置；元胞区及元胞区至触发区包括：形成在外延层中的第二导电类型的基区，形成在基区的第一导电类型的源区、第二导电类型的体区，形成在外延层中的相互隔离的第一多晶硅和第二多晶硅；源区构成MOS管的源极，衬底作为MOS管的漏极，第二多晶硅构成MOS管的栅极和栅极结构，栅极结构与MOS管的栅极相连接；元胞区外的第一多晶硅构成栅极电阻，或者栅极电阻由基区构成。栅极电阻由基区构成。栅极电阻由基区构成。

【技术实现步骤摘要】
一种SGT MOS工艺TVS器件及其制造方法


[0001]本专利技术涉及半导体
，尤其涉及一种SGT MOS工艺TVS器件及其制造方法。

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，能够有效地降低箝位系数，但是使用该结构的TVS器件存在触发电压高、易触发闩锁效应、ESD窗口难以优化等问题。
[0004]因此，如何在不影响器件其他性能的情况下降低箝位系数，是目前需要解决的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提出一种SGT MOS工艺TVS器件及其制造方法，能够降低器件箝位系数，提高器件的静电防护及电流泄放能力。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术提供了一种SGT MOS工艺TVS器件，包括：
[0007]基板主体，所述基板主体包括第一导电类型的衬底和形成在所述衬底上的同质外延层；
[0008]所述基板主体包括元胞区、触发区和终端区；所述元胞区中形成有MOS管，所述触发区中形成有TVS管，所述TVS管为二极管结构，所述二极管的P区和N区通过对硅进行掺杂形成，且所述P区和N区横向设置；
[0009]所述元胞区及所述元胞区至所述触发区包括：形成在所述外延层中的第二导电类型的基区，形成在所述基区的第一导电类型的源区、第二导电类型的体区，形成在所述外延层中的相互隔离的第一多晶硅和第二多晶硅；其中所述第二多晶硅位于所述第一多晶硅的上方；
[0010]所述源区构成所述MOS管的源极，所述衬底作为MOS管的漏极，所述第二多晶硅构成所述MOS管的栅极和栅极结构，所述栅极结构与所述MOS管的栅极相连接；所述元胞区外的所述第一多晶硅构成栅极电阻，或者所述栅极电阻由所述基区构成；
[0011]互连金属，使所述TVS管的阳极通过所述栅极结构与所述MOS管的栅极相连接；使所述栅极电阻并联于所述TVS管的阳极与所述MOS管的源极之间；使所述MOS的漏极与所述TVS管的阴极相连；使所述元胞区中的所述第一多晶硅与所述MOS管的源极相接。
[0012]可选方案中，所述终端区环绕于所述元胞区的外周；所述终端区包括分压内环和分压外环，所述分压内环和所述分压外环之间为所述触发区。
[0013]可选方案中，所述元胞区位于所述基板主体的中央，所述触发区位于所述元胞区的一侧边缘，所述终端区为环形，将所述元胞区和所述触发区包围在内。
[0014]可选方案中，所述触发区包括：形成在所述外延层中的第二导电类型的基区，形成在所述基区中的第一导电类型的第一掺杂区、第二导电类型的第二掺杂区，所述第一掺杂
区和所述第二掺杂区在横向方向上相接触，以构成所述TVS管。
[0015]可选方案中，所述互连金属与所述源区、所述体区、所述第二掺杂区、所述第一多晶硅、所述第二多晶硅的表面相接触。
[0016]可选方案中，所述元胞区中的所述第一多晶硅与所述源极的互连金属相连接。
[0017]可选方案中，所述分压内环和所述分压外环均为环形的多晶硅柱。
[0018]本专利技术还提供了一种SGT MOS工艺TVS器件的制造方法，包括：
[0019]提供基板主体，所述基板主体包括第一导电类型的衬底和形成在所述衬底上的同质外延层；
[0020]规划出元胞区、触发区和终端区，并在所述外延层中形成若干沟槽；
[0021]形成第一氧化层，覆盖所述沟槽的内壁，并在所述沟槽中形成第一多晶硅；
[0022]去除所述元胞区中所述沟槽上部分的所述第一多晶硅；
[0023]形成第二氧化层，覆盖所述第一多晶硅；
[0024]在所述元胞区的所述沟槽中的所述第一多晶硅上形成第二多晶硅；
[0025]利用光刻及注入工艺，在所述触发区形成重掺杂的第一导电类型的第一掺杂区；
[0026]利用注入及扩散工艺，在整个所述外延层表面形成第二导电类型的基区；
[0027]利用光刻、注入及扩散工艺，在所述触发区的所述基区形成第二导电类型的第二掺杂区；
[0028]利用光刻、注入及退火工艺，在所述元胞区内部形成重掺杂的第一导电类型的源区；
[0029]利用光刻、注入及退火工艺，在元胞区元胞区边缘形成重掺杂的第二导电类型的体区；
[0030]利用薄膜工艺，形成表面氧化层，覆盖整个所述外延层；
[0031]在所述表面氧化层中形成接触孔，以暴露出所述体区、所述源区、所述第一多晶硅、所述第二多晶硅和所述第二掺杂层的表面；
[0032]在所述接触孔中及所述表面氧化层上形成正面金属；
[0033]背面减薄所述衬底，并形成背面金属；所述正面金属和所述背面金属构成互连金属；
[0034]所述源区构成MOS管的源极，所述衬底作为所述MOS管的漏极，所述第二多晶硅构成所述MOS管的栅极和栅极结构，所述栅极结构与所述MOS管的栅极相连接；所述元胞区外的所述第一多晶硅构成栅极电阻，或者所述栅极电阻由所述基区构成；
[0035]所述互连金属使所述TVS管的阳极通过所述栅极结构与所述MOS管的栅极相连接；使所述栅极电阻并联于所述TVS管的阳极与所述MOS管的源极之间；使所述MOS的漏极与所述TVS管的阴极相连；使所述元胞区中的所述第一多晶硅与所述MOS管的源极相接。
[0036]可选方案中，所述基区的底面位于所述第二多晶硅的底面上方。
[0037]可选方案中，所述终端区环绕于所述元胞区的外周；所述终端区包括分压内环和分压外环，所述分压内环和所述分压外环之间为所述触发区。
[0038]可选方案中，所述元胞区位于所述基板主体的中央，所述触发区位于所述元胞区的一侧边缘，所述终端区为环形，将所述元胞区和所述触发区包围在内。
[0039]本专利技术的有益效果在于：
[0040]本专利技术将TVS管的动态电阻转换为MOS管的跨导，MOS管具有负的温度系数，这两点使本专利技术与传统TVS器件相比具有更小的单位面积动态电阻，降低了器件箝位系数，提高了器件的静电防护及电流泄放能力。
附图说明
[0041]通过结合附图对本专利技术示例性实施例进行更详细的描述，本专利技术的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，在本专利技术示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。
[0042]图1示出了根据本专利技术一实施例的SGT MOS工艺TVS器件各区分布图。
[0043]图2示出了根据本专利技术另一实施例的SGT MOS工艺TVS器件各区分布图。
[0044]图3示出了根据本专利技术一实施例的SGT MOS工艺TVS器件的电路图。
[0045]图4至图10示出了根据本专利技术一实施例的SGT MOS工艺TVS器件制造过程中不同剖面对应的结构示意图。
[0046]附图标记说明：
[0047]100...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种SGT MOS工艺TVS器件，其特征在于，包括：基板主体，所述基板主体包括第一导电类型的衬底和形成在所述衬底上的同质外延层；所述基板主体包括元胞区、触发区和终端区；所述元胞区中形成有MOS管，所述触发区中形成有TVS管，所述TVS管为二极管结构，所述二极管的P区和N区通过对硅进行掺杂形成，且所述P区和N区横向设置；所述元胞区及所述元胞区至所述触发区包括：形成在所述外延层中的第二导电类型的基区，形成在所述基区的第一导电类型的源区、第二导电类型的体区，形成在所述外延层中的相互隔离的第一多晶硅和第二多晶硅；其中所述第二多晶硅位于所述第一多晶硅的上方；所述源区构成所述MOS管的源极，所述衬底作为MOS管的漏极，所述第二多晶硅构成所述MOS管的栅极和栅极结构，所述栅极结构与所述MOS管的栅极相连接；所述元胞区外的所述第一多晶硅构成栅极电阻，或者所述栅极电阻由所述基区构成；互连金属，使所述TVS管的阳极通过所述栅极结构与所述MOS管的栅极相连接；使所述栅极电阻并联于所述TVS管的阳极与所述MOS管的源极之间；使所述MOS的漏极与所述TVS管的阴极相连；使所述元胞区中的所述第一多晶硅与所述MOS管的源极相接。2.如权利要求1所述的SGT MOS工艺TVS器件，其特征在于，所述终端区环绕于所述元胞区的外周；所述终端区包括分压内环和分压外环，所述分压内环和所述分压外环之间为所述触发区。3.如权利要求1所述的SGT MOS工艺TVS器件，其特征在于，所述元胞区位于所述基板主体的中央，所述触发区位于所述元胞区的一侧边缘，所述终端区为环形，将所述元胞区和所述触发区包围在内。4.如权利要求1所述的SGT MOS工艺TVS器件，其特征在于，所述触发区包括：形成在所述外延层中的第二导电类型的基区，形成在所述基区中的第一导电类型的第一掺杂区、第二导电类型的第二掺杂区，所述第一掺杂区和所述第二掺杂区在横向方向上相接触，以构成所述TVS管。5.如权利要求4所述的SGT MOS工艺TVS器件，其特征在于，所述互连金属与所述源区、所述体区、所述第二掺杂区、所述第一多晶硅、所述第二多晶硅的表面相接触。6.如权利要求1所述的SGT MOS工艺TVS器件，其特征在于，所述分压内环和所述分压外环均为环形的多晶硅柱。7.一种SGT MOS工艺TVS器件的制造方法，其特征在于，包括：提供...

【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：