[发明专利]瞬变电压抑制二极管的制备方法和瞬变电压抑制二极管

说明书

本发明提供了一种瞬变电压抑制二极管的制备方法和瞬变电压抑制二极管，上述制备方法包括：在N型衬底上形成P型外延层，以完成光电二极管的制备；在所述P型外延层上形成隔离槽，以每个所述隔离槽划分所述光电二极管为两个光电二极管单元；在所述光电二极管单元的P型外延层中，依次形成P型注入区域和N型注入区域，以形成与每个所述光电二极管串联连接的齐纳二极管；在形成所述齐纳二极管的N型衬底上，形成正面金属电极和背面金属电极。通过本发明的技术方案，改善了半导体器件的反向特性，降低了电压浪涌对集成电路的影响程度，减小了附加电容，同时提高了半导体器件的集成化和可靠性。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体而言，涉及一种瞬变电压抑制二极管的制备方法和一种瞬变电压抑制二极管。

背景技术

瞬态电压抑制器(TVS，Transient Voltage Suppressors)是用于缓解电压浪涌对集成电路的影响和损坏，其具有箝位电压低、体积小、响应快、漏电流小和可靠性高等优点，在TVS器件加载电压浪涌后，可以快速接收吸收浪涌电流，将电流降低至正常水平。

相关技术中，为了进一步地改善TVS器件的反向特性，通常在TVS器件的预设区域设置分压保护环和金属场板结构等保护结构，但是上述保护结构引入较大的附加电容，且增加了TVS器件的面积，不利于器件集成化。

因此，如何设计一种新的瞬变电压抑制二极管及其制备方案，以有效提高TVS器件反向特性和集成化成为亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明正是基于上述技术问题至少之一，提出了一种新的瞬变电压抑制二极管的制备方案，通过在衬底的垂直方向上形成串联的光电二极管和齐纳二极管，改善了半导体器件的反向特性，降低了电压浪涌对集成电路的影响程度，减小了附加电容，同时提高了半导体器件的集成化和可靠性。

有鉴于此，本发明提出了一种瞬变电压抑制二极管的制备方法，包括：在N型衬底上形成P型外延层，以完成光电二极管的制备；在所述P型外延层上形成隔离槽，以每个所述隔离槽划分所述光电二极管为两个光电二极管单元；在所述光电二极管单元的P型外延层中，依次形成P型注入区域和N型注入区域，以形成与每个所述光电二极管串联连接的齐纳二极管；在形成所述齐纳二极管的N型衬底上，形成正面金属电极和背面金属电极。

在该技术方案中，通过在衬底的垂直方向上形成串联的光电二极管和齐纳二极管，改善了半导体器件的反向特性，降低了电压浪涌对集成电路的影响程度，减小了附加电容，同时提高了半导体器件的集成化和可靠性。

其中，齐纳二极管具有雪崩击穿特性，正是基于雪崩击穿特征来消除电压浪涌，一方面，光电二极管的电容远小于齐纳二极管，因此，串联的光电二极管和齐纳二极管的总电容更小，这就减小了附加电容，另一方面，在衬底的垂直方向分布齐纳二极管和光电二极管，提高了器件的集成化和可靠性。

值得特别指出的是，通过隔离槽的形成，利于在工业量产上述瞬变电压抑制二极管的过程中进行划片处理，以形成高可靠性的TVS单元器件。

在上述技术方案中，优选地，在所述P型外延层上形成隔离槽，以每个所述隔离槽划分所述光电二极管为两个光电二极管单元，具体包括以下步骤：在所述P型外延层上形成氧化硅层；对所述氧化硅层和所述P型外延层进行图形化刻蚀至刻穿为止，并继续刻蚀所述N型衬底至指定厚度，以形成隔离孔；在所述隔离孔的内壁和底部通过离子扩散工艺，以形成N型扩散区；对所述N型扩散区进行热氧化处理，通过所述热氧化处理形成的热氧化层填充所述隔离孔，以形成所述隔离槽。

在该技术方案中，通过热氧化工艺来填充隔离孔，一方面，通过形成的N型衬底和P型外延层进行分压，另一方面，基于隔离槽实现更好准确地的划片处理，以提高量产的效率。

在上述任一项技术方案中，优选地，在所述P型外延层上形成氧化硅层，具体包括以下步骤：采用热氧化工艺对所述P型外延层进行处理，以形成氧化硅层。