[发明专利]双向沟槽TVS二极管及制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体芯片制造工艺技术领域，尤其涉及一种双向沟槽TVS二极管及制作方法。

背景技术

瞬态电压抑制器(TVS)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。

静电放电(ESD)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，甚至导致致命的伤害。

目前所使用的TVS二极管的等效电路相当于一个齐纳二极管，其只能达到单向保护的目的，且二极管N型区域的放电面积较小，芯片面积的使用率低。

发明内容

本发明提供一种双向沟槽TVS二极管及制作方法，用于解决现有技术中TVS二极管只能实现单向保护的问题。

第一方面，本发明提供一种双向沟槽TVS二极管的制作方法，包括：

制备一P型衬底层；

在所述P型衬底层上形成一P型外延层；

在所述P型外延层上形成一第一氧化层；

通过光刻和干法刻蚀在所述第一氧化层上形成平行设置的三道第 一沟槽，且所述第一沟槽的槽底深入所述P型衬底层内；

在所述第一沟槽内填充与所述第一氧化层同一物质的氧化物；

通过光刻和干法刻蚀在所述第一氧化层上形成平行设置的两道第二沟槽，且所述第二沟槽位于相邻第一沟槽之间，所述第二沟槽的槽底深入所述P型外延层内；

以所述第二沟槽空间为基准向所述P型外延层进行N型注入形成N型区域；

在所述第二沟槽内填充N型多晶硅；

通过干法刻蚀去除所述P型外延层上表面的第一氧化层和N型多晶硅层；

在所述P型外延层表面形成一绝缘介质层，并在绝缘介质层上刻蚀介质孔，所述介质孔对应所述第二沟槽内的N型多晶硅；

在所述介质孔内填充金属，金属上设电极线。

优选地，所述第一氧化层为氧化硅层。

优选地，所述P型衬底层的电阻率为0.001ohm·cm-0.006ohm·cm。

优选地，所述P型外延层的0.05ohm·cm-0.1ohm·cm。

优选地，所述第一沟槽的宽度为1μm-3μm，第一沟槽的深度为55μm-70μm。

优选地，所述第二沟槽的宽度为2μm-6μm，第二沟槽的深度为20μm-40μm。

优选地，所述N型区域的厚度为0.5μm-1.5μm。

第二方面，本发明提供一种双向沟槽TVS二极管，包括：

一P型衬底层；

形成于所述P型衬底层上的一P型外延层；

形成于所述P型外延层上的三道第一沟槽，且所述的第一沟槽的槽底深入所述P型衬底层内；

填充于所述第一沟槽内的氧化物；

形成于所述P型外延层上的两道第二沟槽，且所述第二沟槽位于相邻第一沟槽之间，所述第二沟槽的槽底深入所述P型外延层内；

形成于以所述第二沟槽空间为基准向所述P型外延层延伸的N型区域；

填充于所述第二沟槽内的N型多晶硅；

形成于所述P型外延层表面的一绝缘介质层，在绝缘介质层上设置介质孔，所述介质孔对应所述第二沟槽内的N型多晶硅；

在所述介质孔内填充金属，金属上设电极线。

优选地，所述P型衬底层的电阻率为0.001ohm·cm-0.006ohm·cm；所述P型外延层的电阻率为0.05ohm·cm-0.1ohm·cm。

优选地，所述第一沟槽的宽度为1μm-3μm，第一沟槽的深度为55μm-70μm；所述第二沟槽的宽度为2μm-6μm，第二沟槽的深度为20μm-40μm；所述N型区域的厚度为0.5μm-1.5μm。

由上述技术方案可知，本发明的双向沟槽TVS二极管及其制作方法，通过制作两组齐纳二极管，形成双向保护电路，刻蚀沟槽形成N型区域，增大放电面积，减小了芯片面积。在工作过程中，当从任意方向有高压时，都有一条电流支路上的齐纳二极管反方向击穿，起到放电保护作用。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的双向沟槽TVS二极管的制作方法的流程示意图；

图2为本发明一实施例提供的双向沟槽TVS二极管的流程示意图。

具体实施方式