[发明专利]一种高功率密度TVS器件及其制造方法

说明书

本发明公开了一种小型化高功率密度TVS器件及其制造方法，其包括：所述器件包括两个完全相同的TVS芯片，且该两个芯片按照轴对称且晶向对准的方式键合在一起，键合后芯片上下两面金属化且通过锡焊连接固定框架。本发明两个芯片通过Bonding设备实现预键合，高温N₂氛围下退火，进一步强化键合强度，从而实现小型化大功率密度TVS器件，满足户外更高浪涌能量的冲击要求。改善现有双芯片叠片工艺的低良率、芯片偏移、倾斜、电压单边不良、漏电流偏大、锡珠等异常。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种小型化高功率密度 TVS(TransientVoltage Suppressors)器件及其制造方法。

背景技术

TVS是电源口防护方案必选的器件，由于室内的测试等级相对室外更低，一些小功率的TVS就可以满足应用要求，但对于室外更高等级的测试要求，比如8/20&1.2/50组合波测试要求通过1000V甚至更高的电压等级，就需要更大功率的TVS来防护，相应TVS的封装尺寸也就越来越大，不能满足现有电路设计小型化的需求。

目前有一些TVS采用双叠片的工艺实现小封装小型化高功率密度，但现有的双叠片工艺两个芯片中间采用锡膏或焊锡条实现，封装良率相对较低，出现芯片偏移、倾斜、电压单边不良、漏电流偏大、锡珠等异常。本发明主要解决的技术问题是提供一种小型化高功率密度TVS器件及其制造方法，解决传统上述传统工艺的异常。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明中两芯片的结合是通过硅硅键合工艺实现，实现小型化高功率密度TVS，可以达到更高的良率，避免了芯片芯片偏移、倾斜、电压单边不良、漏电流偏大、锡珠等异常，解决了大批量量产的问题。

本发明采用的技术方案是：

一种小型化高功率密度TVS器件，包括两个完全相同的TVS芯片，且该两个芯片按照轴对称且晶向对准的方式键合在一起，上下两面金属化且通过锡焊连接固定框架。

所述TVS芯片为P型或N型双面抛光硅衬底片，其正面和反面经氧化处理且均有N型和P型掺杂区域，正面的氧化膜保留且开有接触孔，便于后续接触孔内金属化处理，反面的氧化膜去除且经表面活化处理。

上述小型化高功率密度TVS器件的制造方法，包括：

步骤A：在P型或N型双面抛光硅衬底片上，正面和背面同时生长薄氧化层并去除，用于去除表面应力及沾污；

步骤B：在P型或N型硅衬底片上，正面和背面同时生长厚氧化层，用于后续掩模；

步骤C：芯片正面用光刻胶掩模开出N型或P型掺杂区域窗口；

步骤D：芯片背面用光刻胶掩膜开出N型或P型掺杂区域窗口；

步骤E：去除芯片正反面掺杂区域窗口内的氧化层；

步骤F：采用扩散或离子注入进行掺杂的N型或P型元素掺杂；

步骤G：芯片正面用光刻胶掩模开出P型或N型掺杂区域窗口；

步骤H：芯片背面用光刻胶掩膜开出P型或N掺杂区域窗口；

步骤I：同时去除芯片正反面掺杂区域窗口内的氧化层；

步骤J：采用扩散或离子注入进行掺杂的N型或P型元素掺杂；

步骤K：在SiC炉中进行高温推阱；

步骤L：用光刻胶掩膜，打开正面接触孔区域窗口；

步骤M：湿法刻蚀去除正面窗口及芯片反面的氧化层；

步骤N：芯片反面表面活化处理；