[发明专利]一种具有超深沟槽的瞬态电压抑制器结构的制造方法

说明书

本发明公开了一种具有超深沟槽的瞬态电压抑制器结构的制造方法，其制造步骤为：步骤一，在具有第一导电类型的重掺杂硅衬底顶面生长一层厚度为20‑60微米的具有第一导电类型的掺杂外延层；步骤二，在所述掺杂外延层顶面沉积一层二氧化硅硬掩膜，以作为刻蚀超深沟槽的硬掩膜；步骤三，对所述二氧化硅硬掩膜进行光刻和等离子刻蚀，以形成多个超深沟槽；步骤四，将自掺杂生长的具有第二导电类型的多晶硅填充在所述超深沟槽中；步骤五，通过高温推进，将在所述具有第二导电类型的掺杂多晶硅与具有第一导电类型的重掺杂衬底间形成扩散PN结；步骤六，生长介质层；步骤七，生长金属层及刻蚀；步骤八，生长钝化层及刻蚀。上述结构可以在更小的芯片尺寸上承受更大的浪涌功率（千瓦级）或浪涌电流。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别是涉一种具有超深沟槽的率瞬态电压抑制器结构的制造方法。

背景技术

瞬态电压抑制器（Transient Voltage Suppressor，简称TVS）是一种基于二极管形式的高性能保护器件，用来保护系统免于遭受各种形式的瞬态高压和浪涌的冲击。如图1所示，TVS 1在线路板上与被保护电路2并联。在正常工作条件下，TVS 1在被保护电路2上呈现高阻抗状态。在ESD或其他形式的浪涌冲击下，TVS 1能以10-12皮秒量级的速度开启，将其高阻抗变为低阻抗，吸收高达数千瓦的浪涌功率，并将两极间的电压箝位于一个预定值，有效地保护电子线路中的精密元器件免受ESD和各种形式的浪涌脉冲的损坏。由于它具有响应时间快、瞬态功率大、箝位电压低、漏电流低等优点，目前已广泛应用于交/直流电源、计算机系统、平板电脑、智能手机、家用电器、通信设备、安防、汽车和工业仪器仪表等各个领域。

然而，现有的TVS器件大多是一个平面二极管结构（如图2所示），平面TVS能够承受的流过器件的瞬态电流和其结面积成正比。因此，为了能够承受千瓦级的浪涌功率，平面TVS芯片的尺寸需要做得很大。因此这种平面结构不仅使器件的反向漏电流难以做得很低，同时也增加的芯片的成本。当今的电子设备对TVS器件的性能（如浪涌能力、漏电流等）有很高的要求，尺寸也是越小越好。而传统的平面TVS无法将千瓦级的大功率TVS芯片从传统的DO-214AA（SMB）和DO-214AB（SMC）封装转移到更小的封装如DO-214AC（SMA）或其他形式的封装（SOD封装和DFN封装）里。

因此，在本领域内，急需一种可以在更小的芯片尺寸上承载更大的浪涌功率（千瓦级）或两用功率的TVS器件。

发明内容

本发明提供一种具有超深沟槽的瞬态电压抑制器结构的制造方法，具体而言是，一种利用超深沟槽(Ultra-deep Trench，简称UDT)技术制造大功率瞬态电压抑制器（Transient Voltage Suppressor，简称TVS）结构的制造方法。

本发明所揭示的一种具有超深沟槽的瞬态电压抑制器的制造制作步骤为：

步骤一，在具有第一导电类型（P型或N型）的重掺杂硅衬底顶面生长一层具有第一导电类型（P型或N型）的掺杂外延层；

步骤二，在所述掺杂外延层顶面沉积一层二氧化硅硬掩膜，作为刻蚀超深沟槽的掩膜；

步骤三，对所述二氧化硅硬掩膜进行光刻，形成硬掩膜图案；

步骤四，对所述掺杂外延层和重掺杂硅衬底进行离子刻蚀，以形成贯穿掺杂外延层与重掺杂硅衬底接触的超深沟槽；

步骤五，将自掺杂生长的具有第二导电类型（N型或P型）的多晶硅填充在所述超深沟槽中；

步骤六，通过高温推进，将在所述具有第二导电类型的掺杂多晶硅与具有第一导电类型的重掺杂衬底间形成扩散PN结；

步骤七，生长介质层；

步骤八，生长金属层及刻蚀；

步骤九，生长钝化层及刻蚀。