[发明专利]一种功率元件的保护器件及其制作方法

说明书

本发明提供了一种功率元件的保护器件及其制作方法，涉及半导体器件技术领域，首先，提供N型衬底，在N型衬底内形成第一氧化硅层，刻蚀去除第一氧化硅层的底部；其次，依次形成第一P型外延层、N型外延层和第二P型外延层，在第一P型外延层的下表面形成氧化硅底层；再次，在第一P型外延层、N型外延层和第二P型外延层内凹槽的侧壁形成第二氧化硅层；然后，形成第三氧化硅层及金属层，形成第一电极和第二电极；最后，表面形成氧化硅钝化层。该技术方案通过采用埋层工艺实现了TVS的集成，提高了器件抗浪涌能力，减小了器件的面积，实现了高端IC的小尺寸封装，缓解了现有技术存在的抗浪涌能力低、器件面积大的技术问题。

技术领域

本发明涉及半导体器件技术领域，尤其是涉及一种功率元件的保护器件及其制作方法。

背景技术

静电放电以及其他一些电压浪涌形式随机出现的瞬态电压，通常存在于各种电子器件中。随着半导体器件日益趋向小型化、高密度和多功能，电子器件越来越容易受到电压浪涌的影响，甚至导致器件的致命伤害。从静电放电到闪电等各种电压浪涌都能诱导瞬态电流尖峰功率器件保护芯片通常用来保护敏感电路受到浪涌的冲击。基于不同的应用，瞬态电压抑制器可以通过改变浪涌放电通路和自身的箝位电压来起到电路保护作用。

目前，功率器件保护芯片是一种用来保护敏感半导体器件，使其免遭瞬态电压浪涌破坏而特别设计的固态半导体器件，它具有箝位系数小、体积小、响应快、漏电流小和可靠性高等优点，因而在电压瞬变和浪涌防护上得到了广泛的应用。低电容功率器件保护芯片适用于高频电路的保护器件，因为它可以减少寄生电容对电路的干扰，降低高频电路信号的衰减。

在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：现有的功率元件的保护芯片抗浪涌能力有限，且器件面积大，有效结面积小，放电能力低，导致现有的保护芯片难以实现高端IC的小尺寸封装，严重阻碍了瞬变抑制二极管的应用发展，因此，现有技术存在抗浪涌能力低、器件面积大的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种功率元件的保护器件及其制作方法，以缓解现有技术中存在的抗浪涌能力低、器件面积大的技术问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种功率元件的保护器件的制作方法，包括以下步骤：

步骤一：提供N型衬底，在N型衬底上通过干法刻蚀形成沟槽，在沟槽的侧壁形成第一氧化硅层；

步骤二：刻蚀去除第一氧化硅层的底部；

步骤三：在沟槽内由下到上依次形成第一P型外延层、N型外延层和第二P型外延层；

步骤四：由N型衬底的背面进行氧注入，在第一P型外延层的下表面形成氧化硅底层；

步骤五：在第一P型外延层、N型外延层和第二P型外延层由上到下刻蚀形成凹槽，凹槽的底部延伸至第一P型外延层内，在凹槽的侧壁形成第二氧化硅层；

步骤六：在N型衬底和第二P型外延层的上方形成第三氧化硅层；

步骤七：在第三氧化硅层上分别形成通孔，在通孔中形成金属层，在第二氧化硅层上形成贯穿的接触孔，在接触孔和凹槽中沉积形成第一电极，在N型衬底的底部形成第二电极；

步骤八：在第三氧化硅层和第一电极的上表面形成氧化硅钝化层。

进一步的，本发明实施例提供的功率元件的保护器件的制作方法中，步骤三还包括：对N型衬底的表面进行机械研磨，去除N型衬底表面的外延层，保留沟槽内的外延层。

进一步的，本发明实施例提供的功率元件的保护器件的制作方法中，第一P型外延层、N型外延层和第二P型外延层为横向间隔层状排列，且第一P型外延层和第二P型外延层的层厚度大于N型外延层的层厚度。