[发明专利]一种伪负阻型低残压TVS器件及其制备方法

说明书

本发明公开了一种伪负阻型低残压TVS器件及其制备方法，其特征在于，包括采用薄片负阻工艺与辐照改性工艺。TVS器件在防护雷击浪涌时，较低的残压有利于更好的保护后级电路。高的浪涌能力有利于适用更高浪涌等级要求。且负阻稳定点不能低于工作电压(针对于电源口，如低于工作电压会造成回路电压倒灌入TVS器件)。本发明使用P型薄片负阻工艺和辐照改性工艺相结合，在降低残压、提高浪涌能力的同时实现负阻稳定点电压可控。

技术领域

本发明涉及微电子技术领域，具体涉及到一种低残压、负阻稳定点可控、高浪涌的伪负阻型低残压TVS器件及其制备方法。

背景技术

瞬态电压抑制二极管(Transient Voltage Suppressor)，简称TVS，是一种高效能的静电浪涌保护器件，在电路中起到重要的保护作用。随着手持设备的不断应用，静电保护器件得到广泛应用。强的浪涌能力，低的残压是器件优化的方向。

提高浪涌能力可以有效保护器件在受到更恶劣的浪涌干扰时保证防护器件不被损坏。低的残压可以更好的消除浪涌通过时对后级电路的影响，防止后端电路受到残压影响后损坏。目前行业通常使用的做法是使用P衬底把器件做成NPN双向结构。此P区域宽度较窄，小于电子扩散长度。当浪涌发生时由于大电流的注入，会产生负阻效应。

负阻效应可以有效降低残压。且根据半导体热烧毁理论，在存在负阻情况下，可以通过的浪涌电流就越大。从浪涌能力和残压角度分析，负阻特性越强浪涌能力越优且残压越低。负阻器件使用在电源口时会因为负阻稳定点较低，低于电源电压。导致电源口电压反流入TVS防护器件。这样会拉低电源电压，且能量会加载在TVS器件上导致器件损坏。故实际应用中在残压要求残压低的前提下，还需要负阻稳定点高于电源口工作电压。传统TVS由于残压过高无法满足要求，而负阻型器件在低的峰值残压下由于负阻稳定点过低可能低于电源工作电压也无法满足实际应用要求。本发明使用P型薄片负阻工艺和辐照改性工艺相结合，可以在满足低的峰值残压的同时满足负阻稳定点可控。

发明内容

本发明目的在于提供一种低残压、负阻稳定点可控、高浪涌双向瞬态抑制二极管器件及其制造方法。

为了满足以上要求，本发明采取以下技术方案：

一种伪负阻型低残压TVS器件的制备方法，工艺步骤如下：

投片下料，依照电压选择合适电阻率抛光片，通常使111晶向，P型衬底，为保证表面清洁，需要经过清洗工艺；

减薄工艺，原衬底进行减薄，一般可以采用CMP或吹沙工艺进行减薄，减薄到指定厚度30μm到250μm之间，通常厚度值在180μm左右。为保证表面清洁，需要经过清洗工艺；

制结工艺，将衬底进行制结工艺，制结工艺一般可以使用涂布工艺、纸源扩散工艺、POCL3预淀积工艺、注入工艺等，之后进行推结退火使耐压和结深达到设计值；

氧化工艺，氧化形成隔离层，可以适用于台面工艺和平面工艺；

光刻显影蚀刻工艺，通过光刻和显影把指定图形复制在硅片上，经过蚀刻完成沟槽腐蚀；

玻璃钝化腐蚀开窗口，通过涂玻璃工艺与玻璃烧结工艺完成沟槽PN结界面的保护，再通过光刻蚀刻把接触面钝化进行去除；

辐照和退火工艺，制品进行辐照工艺，使用剂量为0.001KGy到1KKGy之间，包括却不只限于电子辐照、核辐照等可以降低半导体器件少子寿命的辐照工艺，之后进行退火，使用氮氢退火、氮气退火或者真空退火，以使辐照趋于稳定且改善界面态，之后进行清洗；

表面金属制备，使用蒸发、溅射或者液体镀金属层。之后经过高温退火形成欧姆接触。

本发明的重点在于采用薄片负阻工艺与辐照改性工艺。

本发明所述TVS器件为功能性结构掺杂为NPN型，可双向浪涌防护的器件。