[发明专利]一种电压可调的双向ESD保护器件及其制作方法

说明书

本发明公开一种电压可调的双向ESD保护器件，包括N型衬底，N型衬底上生长有第一次P型外延层，第一次P型外延层注入扩散形成的P型势垒阻挡层，P型势垒阻挡层上生长的第二次P型外延层，第二次P型外延层表面注入扩散形成的N+掺杂层，隔离槽上设有绝缘介质层，N+掺杂层和绝缘介质层上设有正面金属电极，N型衬底底部设有背面金属电极。步骤：1：准备N型衬底，在N型衬底上生长第一次P型外延层；2：在第一次P型外延层上，生长一次牺牲氧化层，形成P型势垒阻挡层；步骤3：进行第二次P型外延层生长；4：第二次P型外延层基区表面再次生长一次牺牲氧化层；5：淀积隔离介质层形成深槽隔离区及隔离介质层；6：淀积金属层。

技术领域

本发明涉及电子科学与技术领域，具体是一种电压可调的双向ESD保护器件及其制作方法。

背景技术

静电放电(ESD)现象广泛存在于日常环境中，它对于精密的集成电路来讲确实致命的威胁，是造成集成电路产品损伤甚至失效的重要原因之一。集成电路产品在其生产、制造、装配以及工作过程中极易受到ESD的影响，造成产品内部损伤、可靠性降低。并且其应用环境会对，也会对电容、击穿电压、钳位特性等参数有相应要求。

针对不同应用，系统对ESD保护器件的参数要求也不一样。根据工作电压不同，相应的ESD保护等级也分为3、5V、7V、12V、24V、36V等电压等级。根据数据传输速度的快慢也对电容有不同要求，针对直流传输或者低速数据传输，可采用普通电容系列的ESD保护器件降低成本；而针对USD3.0及以上的告诉交流传输需求，需要超低电容的ESD保护器件。而针对不同的应用环境，根据系统的负载工作区，对ESD的钳位电压也有相应要求，比如针对汽车总线网络保护应用，就需要ESD的钳位电压低但又不能低于电源电压。

对于集成电路而言，通常用作ESD保护的器件有二极管、GGNMOS(栅接地的NMOS)、BJT(三极管)、SCR(可控硅)等。但在某些特定应用中，需要ESD保护器件具有特定的触发电压，电流泄放能力较强，同时还要求保持电压大于其应用的电压等级，以防止系统开启而导致失效。由于SCR的回扫电压极低，所以对于这一类特定要求的ESD保护，不能采用SCR结构，故采用BJT结构来达到大泄放电流的要求。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种高对称性能且回扫电压可控的双向ESD保护器件的制造方法，通过调整纵向NPN结构中的两次P型外延层的浓度及表面的N型出入浓度，尽量匹配正反向PN结的物理特性，从而获得高对称性。通过调节第一次外延后的硼埋层注入剂量，调节NPN管的放大系数，从而达到保持电压可控。

本发明的技术方案为：一种电压可调的双向ESD保护器件，包括N型衬底、第一次P型外延层、第二次P型外延层、P型势垒阻挡层、N+掺杂区、隔离槽、隔离介质层、正面金属电极、背面金属电极，N型衬底上生长有第一次P型外延层，第一次P型外延层注入扩散形成的P型势垒阻挡层，P型势垒阻挡层上生长的第二次P型外延层，第二次P型外延层表面注入扩散形成的N+掺杂层，隔离槽贯穿NPN结构，隔离槽上设有绝缘介质层，N+掺杂层和绝缘介质层上设有正面金属电极，N型衬底底部设有背面金属电极。

一种电压可调的双向ESD保护器件的制作方法，包括下列步骤：

步骤1：准备N型衬底，在N型衬底上生长第一次P型外延层；

步骤2：在第一次P型外延层上，生长一次牺牲氧化层，并高能注入一次P型杂质，并进入炉管进行一次高温推进，增加P型杂质在P型基区外延表面的高浓度结深，形成P型势垒阻挡层；

步骤3：先进炉HCL气体吹扫，去掉表面氧化层，进行第二次P型外延层生长；

步骤4：第二次P型外延层基区表面再次生长一次牺牲氧化层，并注入一次高能大束流的N型杂质注入形成N+掺杂层，高温退火并同时采用OED氧化增强扩散，增加表面PN结的结深，并生长一定厚度的氧化层；