低反向漏電流的單向瞬態電壓抑制晶片的製作方法
2023-11-04 06:46:17 1
低反向漏電流的單向瞬態電壓抑制晶片的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開一種低反向漏電流的單向瞬態電壓抑制晶片，包括具有重摻雜P型區和重摻雜N型區的P型單晶矽片，此絕緣鈍化保護層內側延伸至重摻雜N型區上表面的邊緣區域，重摻雜N型區的中央區域覆蓋作為負極的第一金屬層，重摻雜P型區下表面覆蓋作為陽極的第二金屬層；所述重摻雜P型區與重摻雜N型區接觸的上部區域且靠位於重摻雜P型區邊緣的四周區域具有輕摻雜N型區，此輕摻雜N型區的上表面與重摻雜N型區的下表面接觸，此輕摻雜N型區的外側面與溝槽接觸。本實用新型單向瞬態電壓抑制晶片在隧道擊穿模式下，降低漏電流中來自表面的漏電流，大大降低整個器件的反向漏電流，從而進一步降低了功耗，避免了器件的局部溫升，提高了電路穩定性和可靠性。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種單向瞬態電壓抑制晶片，具體涉及一種低反向漏電流的單向 瞬態電壓抑制晶片。 低反向漏電流的單向瞬態電壓抑制晶片
【背景技術】
[0002] 瞬態電壓抑制二極體TVS可確保電路及電子元器件免受靜電、浪湧脈衝損傷，甚 至失效。一般TVS並聯於被保護電路兩端，處於待機狀態。當電路兩端受到瞬態脈衝或浪 湧電流衝擊，並且脈衝幅度超過TVS的擊穿電壓時，TVS能以極快的速度把兩端的阻抗由高 阻抗變為低阻抗實現導通，並吸收瞬態脈衝。在此狀態下，其兩端的電壓基本不隨電流值變 化，從而把它兩端的電壓箝位在一個預定的數值，該值約為擊穿電壓的1. 3?1. 6倍，以而 保護後面的電路元件不受瞬態脈衝的影響。
[0003] 現有的TVS的擊穿電壓在6V到600V之間。一般採用單晶矽中擴散受主、施主雜 質，通過調整單晶矽電阻率控制產品的擊穿電壓，並以臺面玻璃鈍化工藝達到需要電特性。
[0004] 正常情況下TVS在電路中處於待機狀態，只有在較低的反向漏電流條件下，才能 減少器件功耗。通常在TVS兩端施加反向電壓VR可測試反向漏電流。反向漏電流基本上 取決於二極體的擊穿模式，當擊穿電壓>1〇ν時，擊穿模式為雪崩擊穿，該模式下反向漏電 流較小，約在luA以下。當擊穿電壓〈10V時，隨著電壓的減小，所用單晶的摻雜濃度提高， 擊穿模式由雪崩擊穿逐步轉變為隧道擊穿。對普通的臺面玻璃鈍化工藝來說，低壓TVS反 向漏電流會增加幾個數量級，一般接近1mA。相應的，其功耗也會增加幾個數量級，該功耗會 增加器件的局部溫升，導致電路不穩定，嚴重影響器件工作的穩定性和壽命。
【發明內容】
[0005] 本實用新型提供一種低反向漏電流的單向瞬態電壓抑制晶片，該單向瞬態電壓抑 制晶片低壓TVS在隧道擊穿模式下，降低漏電流中來自表面的漏電流，大大降低整個器件 的反向漏電流，從而進一步降低了功耗，避免了器件的局部溫升，提高了電路穩定性和可靠 性。
[0006] 為達到上述目的，本實用新型採用的技術方案是：一種低反向漏電流的單向瞬態 電壓抑制晶片，包括表面具有重摻雜N型區的重摻雜P型單晶矽片，此重摻雜N型區與重摻 雜P型單晶矽片接觸，重摻雜N型區四周具有溝槽，此溝槽位於重摻雜P型單晶矽片和重摻 雜N型區四周並延伸至重摻雜P型單晶矽片的中部；所述溝槽的表面覆蓋有絕緣鈍化保護 層，此絕緣鈍化保護層由溝槽底部延伸至重摻雜N型區表面的邊緣區域，重摻雜N型區的表 面覆蓋作為電極的第一金屬層，重摻雜P型區表面覆蓋作為另一個電極的第二金屬層；其 特徵在於：所述重摻雜P型單晶矽片與重摻雜N型區接觸的上部區域且位於邊緣的四周區 域具有輕摻雜N型區，此輕摻雜N型區的上表面與重摻雜N型區的接觸，此輕摻雜N型區的 外側面與溝槽接觸。
[0007] 上述技術方案中進一步改進的方案如下：
[0008] 1.上述方案中，所述輕摻雜N型區與重摻雜P型單晶矽片的接觸面為弧形面。
[0009] 2.上述方案中，所述輕摻雜N型區的濃度擴散結深大於重摻雜N型區的濃度擴散 結深，比值為1. 5?2 :1。
[0010] 由於上述技術方案運用，本實用新型與現有技術相比具有下列優點和效果：
[0011] 本實用新型低反向漏電流的單向瞬態電壓抑制晶片，其包括具有重摻雜P型區和 重摻雜N型區的P型單晶矽片，重摻雜P型區與重摻雜N型區接觸的上部區域且靠位於重 摻雜P型區邊緣的四周區域具有輕摻雜N型區，此輕摻雜N型區的上表面與重摻雜N型區 的下表面接觸，此輕摻雜N型區的外側面與溝槽接觸，在低壓（10V以下）TVS在隧道擊穿模 式下，降低漏電流中來自表面的漏電流，大大降低整個器件的反向漏電流，從而進一步降低 了功耗，避免了器件的局部溫升，提高了電路穩定性和可靠性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012] 附圖1為現有瞬態電壓抑制晶片結構示意圖；
[0013] 附圖2為本實用新型低反向漏電流的單向瞬態電壓抑制晶片結構示意圖。
[0014] 以上附圖中：1、重摻雜P型單晶矽片；2、重摻雜N型區；3、輕摻雜N型區；4、溝槽； 5、絕緣鈍化保護層；6、第一金屬層；7、第二金屬層。
【具體實施方式】
[0015] 下面結合附圖及實施例對本實用新型作進一步描述：
[0016] 實施例：一種低反向漏電流的單向瞬態電壓抑制晶片，包括表面具有重摻雜N型 區2的重摻雜P型單晶矽片1，此重摻雜N型區2與重摻雜P型單晶矽片1接觸，重摻雜N 型區2四周具有溝槽4,此溝槽4位於重摻雜P型單晶矽片1和重摻雜N型區2四周並延伸 至重摻雜P型單晶矽片1的中部；所述溝槽4的表面覆蓋有絕緣鈍化保護層5,此絕緣鈍化 保護層5由溝槽4底部延伸至重摻雜N型區2表面的邊緣區域，重摻雜N型區2的表面覆 蓋作為電極的第一金屬層6,重摻雜P型區1表面覆蓋作為另一個電極的第二金屬層7 ;其 特徵在於：所述重摻雜P型單晶矽片1與重摻雜N型區2接觸的上部區域且位於邊緣的四 周區域具有輕摻雜N型區3,此輕摻雜N型區3的上表面與重摻雜N型區2的接觸，此輕摻 雜N型區3的外側面與溝槽4接觸。
[0017] 上述輕摻雜N型區3與重摻雜P型單晶矽片1的接觸面為弧形面。
[0018] 上述輕摻雜N型區8的濃度擴散結深大於重摻雜N型區2的濃度擴散結深，比值 為 1. 5?2 :1。
[0019] 選用高摻雜P型單晶，以獲得更低的擊穿電壓。採用較低濃度的磷源在晶片不 同區域選擇性擴散，形成低濃度擴散區，磷源摻雜濃度在1〇 19?1〇2°數量級，擴散溫度在 1000?1200°C，該區域與晶片尺寸相關。再在晶片同側擴散高濃度磷源，形成高濃度擴散 區，磷源摻雜濃度在1〇 21數量級，擴散溫度在1240?1260°C。兩步擴散通過時間控制，使 得低濃度擴散結深大於高濃度擴散結深，比值約為1. 5?2。第二步進行臺面造型，沿低濃 度擴散區進行腐蝕，並通過設計保證側向腐蝕寬度小於低濃度擴散區寬度。腐蝕深度大於 低濃度擴散結深。第三步通過清洗去除晶片表面顆粒、金屬離子、有機物等。第四步進行表 面鈍化，採用低壓氣相沉積、溼氧方法在晶片表面形成之謎的鈍化層。最後在晶片表面進行 常規的金屬化。最終沿腐蝕槽中心切割。
[0020] 通過控制同一晶片的不同區域結深，且結深不同區域的摻雜濃度不同，使得這些 區域在工作中具有不同的擊穿場強，在表面區域是低濃度擴散PN結，該區域擊穿場強最 小，因此漏電流大幅度可減小，在晶片體內是高濃度擴散結，該結基本為一個平面，可確保 晶片要求的擊穿電壓；2、通過採用多晶矽鈍化+氧化工藝，該工藝製作的低壓TVS二極體 的漏電流比用正常工藝製作的低壓二極體的漏電流地一個數量級。在此工藝條件下，反向 漏電流可以控制在〇. 2mA以下，下降幅度可達60%。
[0021] 上述實施例只為說明本實用新型的技術構思及特點，其目的在於讓熟悉此項技術 的人士能夠了解本實用新型的內容並據以實施，並不能以此限制本實用新型的保護範圍。 凡根據本實用新型精神實質所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本實用新型的保護範圍之 內。
【權利要求】
1. 一種低反向漏電流的單向瞬態電壓抑制晶片，包括表面具有重摻雜N型區（2)的重 摻雜P型單晶矽片（1)，此重摻雜N型區（2)與重摻雜P型單晶矽片（1)接觸，重摻雜N型 區（2)四周具有溝槽（4)，此溝槽（4)位於重摻雜P型單晶矽片（1)和重摻雜N型區（2)四 周並延伸至重摻雜P型單晶矽片（1)的中部；所述溝槽（4)的表面覆蓋有絕緣鈍化保護層 (5)，此絕緣鈍化保護層（5)由溝槽（4)底部延伸至重摻雜N型區（2)表面的邊緣區域，重摻 雜N型區（2)的表面覆蓋作為電極的第一金屬層（6)，重摻雜P型區（1)表面覆蓋作為另一 個電極的第二金屬層（7);其特徵在於：所述重摻雜P型單晶矽片（1)與重摻雜N型區（2) 接觸的上部區域且位於邊緣的四周區域具有輕摻雜N型區（3)，此輕摻雜N型區（3)的上表 面與重摻雜N型區（2)的接觸，此輕摻雜N型區（3)的外側面與溝槽（4)接觸。
2. 根據權利要求1所述的單向瞬態電壓抑制晶片，其特徵在於：所述輕摻雜N型區（3) 與重摻雜P型單晶矽片（1)的接觸面為弧形面。
3. 根據權利要求1或2所述的單向瞬態電壓抑制晶片，其特徵在於：所述輕摻雜N型 區（3)的濃度擴散結深大於重摻雜N型區（2)的濃度擴散結深，比值為1. 5~2 :1。
【文檔編號】H01L29/861GK203895465SQ201420192321
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年4月18日 優先權日:2014年4月18日
【發明者】管國棟, 孫玉華 申請人:蘇州固鎝電子股份有限公司