[发明专利]一种瞬态抑制二极管芯片及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体功率器件技术领域，具体涉及一种瞬态抑制二极管芯片及其制造方法。

背景技术

来自于电力设备的起停操作、交流电网的不稳定、雷击干扰及静电放电等原因造成的电压及电流的瞬态干扰，是造成电子电路及设备损坏的主要原因，常给人们带来无法估量的损失。瞬态干扰几乎无处不在、无时不有。为此，一种高效能的电路保护器件-称瞬态抑制二极管（Transient Voltage Suppressor，TVS）的出现，使瞬态干扰得到了有效抑制。TVS是利用硅半导体材料制成的特殊功能的二极管，当TVS管两端经受瞬间的高能量冲击时，它能以极高的速度使其阻抗骤然降低，同时吸收一个大电流，将其两端间的电压箝位在一个预定的数值上，从而确保后面的电路元件免受瞬态高能量的冲击而损坏。干扰脉冲过去后，TVS又转入反向截止状态。由于在反向导通时，其箝位电压低于电路中其它器件的最高耐压，因此起到了对其它元器件的保护作用。TVS能承受的瞬时脉冲功率可达上千瓦，其箝位时间<1ns。TVS根据极性可分为单向TVS和双向TVS。由于TVS起保护作用时动作迅速、寿命长、使用方便，因此TVS器件在瞬变电压防护领域有着非常广泛的应用。

当今国内现有技术生产TVS器件多使用较低电阻率的N型或P型硅片，采用深结扩散结方式，台面深槽结构，传统单向TVS器件结构图如图1所示，双向TVS器件如图2所示。以图1为例，自上向下依次为正面金属化电极1’，P型深结区2’，台面钝化区3’，N型衬底4’，N⁺欧姆接触区5’，背面金属化电极6’。以图2为例，自上向下依次为正面金属化电极1’’，P型深结区2’’，台面钝化区3’’，N型衬底4’’，台面钝化区3’’，P型深结区2’’，背面金属化电极5’’。

其工艺流程一般为酸腐，清洗，扩散，刻槽，玻璃钝化，金属化，合金，反刻，测试，划片，裂片。该工艺流程只适用于制备高压TVS器件，难以制备性能优良的低压TVS器件。这是由于对于低压TVS器件，尤其是单结电压低于6.8V的TVS器件，其PN结两侧是由高浓度的P+区和N+区构成，在低压击穿时属于齐纳击穿（或称隧道击穿），I-V特性击穿点软，反向漏电大。故采用传统扩散方式制备的低压TVS器件，漏电通常会达到数百微安，无法形成性能良好的低压TVS器件。

发明内容

本发明的目的在于提供一种瞬态抑制二极管芯片及其制造方法，实现器件的穿通击穿，达到器件在低击穿电压下（5~6.8V）低漏电（＜20uA）的目的，制备性能良好的低压TVS器件。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：一种单向瞬态抑制二极管芯片，其特点是，包含：

P型衬底硅片；

设置在P型衬底硅片上侧的N^-型反型层；

设置在N^-型反型层上的N⁺型浅结区；

设置在N⁺型浅结区四周的N型深环区，所述N型深环区的顶部与所述N⁺型浅结区的顶部齐平；

氧化层，所述氧化层设置在N^-型反型层上方并覆盖部分N型深环区；

设置在N⁺型浅结区上侧的第一金属化电极，其宽度范围延伸至氧化层；

设置在P型衬底硅片下侧的P⁺补硼区；

设置在P⁺补硼区下侧的第二金属化电极；

其中，所述N^-型反型层是通过在P型衬底硅片上高温长时间氧化制得。

较佳地，所述的N+型浅结区的深度小于N^-型反型层的深度。

较佳地，所述的N型深环区的深度大于N⁺型浅结区的深度。

本发明的另一个技术方案是提供一种双向瞬态抑制二极管芯片，其特点是，包含：

P型衬底硅片；

对称设置在P型衬底硅片上侧及下侧的N^-型反型层；

每一N^-型反型层上设置一N⁺型浅结区；

设置在每一N⁺型浅结区两侧的N型深环区，所述N型深环区的顶部与所述N⁺型浅结区的顶部齐平；

每一N型深环区上方设置一氧化层，且所述氧化层设置在N^-型反型层上方并覆盖部分N型深环区；