[实用新型]一种利用深槽刻蚀并填充高浓度多晶硅的TVS

权利要求书

1.一种利用深槽刻蚀并填充高浓度多晶硅的TVS，采用包含P型外延层的N型衬底或P型衬底的TVS器件，在P型外延层（P-epi）或直接在P型衬底（P-sub）硅片的上表面形成有N型重掺杂区（N+区），形成纵向二维NPN结，其特征在于，在P型外延层或直接在P型衬底硅片的上表面形成有深槽刻蚀并填充高浓度多晶硅的TVS，形成纵向三维NPN结，将纵向二维NPN结构延伸至三维，即将N型重掺杂区（N+区）利用深槽刻蚀（DTI）填充高浓度低阻N型多晶（Npoly）的多个深槽，高浓度低阻N型多晶硅（Npoly）中原位N+掺杂经退火会向周围扩散，在深槽的侧面间形成Npoly/N+/P-epi/N+/Npoly双极性TVS晶体管结构，或Npoly/N+/P-sub/N+/Npoly双极性TVS晶体管结构。

2.根据权利要求1所述的利用深槽刻蚀并填充高浓度多晶硅的TVS，其特征要于，所述的TVS器件为衬底包含P型外延层（P-epi）的N型衬底的双向TVS器件，包括纵向NPN结构和插指NPN结构，通过控制槽深度，使得侧面结N+与N+间距与底面纵向结形成的N+/P-epi/N-sub并联，并具有相近的击穿电压，在EOS事件时一同泄放电荷。

3.根据权利要求1或2所述的利用深槽刻蚀并填充高浓度多晶硅的TVS，其特征在于：包含P型外延层的N型衬底厚度为80~150μm，其中，N型衬底电阻率为2~6mΩ*CM；P-epi电阻率15~53mΩ*CM，厚度8~60μm；薄氧化层生长厚度为200~500Å，掩模氧化层厚度10000~20000Å。

4.根据权利要求2所述的利用深槽刻蚀并填充高浓度多晶硅的TVS，其特征在于：N型衬底硅片上通过深槽刻蚀（DTI）沉积多晶硅（POLY）并进行原位掺杂形成的高浓度低阻N型多晶硅（Npoly），由一个以上深槽刻蚀并填充高浓度多晶硅构成一个NPOLY电极，Npoly电阻率3~12Ω/□，高浓度低阻N型多晶硅（Npoly）淀积在沟槽内，并在掩模氧化层（OX-HM）表面形成厚度为1~2μm的多晶硅层，Npoly深槽的硅墙为低阻N+型硅墙，深槽刻蚀DTI深度5~53μm、宽度0.5~2.5μm、间距1~3μm。

5.根据权利要求4所述的利用深槽刻蚀并填充高浓度多晶硅的TVS，其特征在于：所述的双向TVS器件为表面插指结构并联纵向NPN结构，由三个深槽刻蚀并填充高浓度多晶硅构成一个NPOLY电极，其中,包含三组高浓度多晶硅与其之间被杂质扩散形成的N+掺杂的硅墙，及其两侧相接触被杂质扩散形成的N+掺杂的硅壁并排构成一组NPOLY电极连接IO1信号端；另外三组高浓度多晶硅与其之间被杂质扩散形成的N+掺杂“硅墙”，及其两侧相接触被杂质扩散形成的N+掺杂的硅壁并排构成一组NPOLY电极连接IO2信号端，衬底通过背面金属层亦连接IO2信号端；连接正面IO1信号端的正面Npoly电极、P型外延层、连接正面IO2信号端的正面Npoly电极构成表面插指结构TVS；连接正面IO1信号端的正面Npoly电极、P型外延层、通过背面金属层亦连接IO2信号端的衬底构成纵向NPN。

6.根据权利要求4所述的利用深槽刻蚀并填充高浓度多晶硅的TVS，其特征在于：所述的双向TVS器件为插指结构时，由多组NPOLY电极并联，各深槽深度相同、宽度相同，掺杂浓度相同的高浓度低阻N型多晶，深槽刻蚀（DTI）的硅墙为N+型，在深槽侧面形成Npoly/N+/P-epi/N+/Npoly结构，与纵向硅片正面Npoly上的金属层对应多对IO1、IO2信号端；硅片背面的金属层对应IO2信号端，形成多插指并联结构。

7.根据权利要求1所述的利用深槽刻蚀并填充高浓度多晶硅的TVS，其特征要于，所述的衬底为P型衬底硅片，通过控制槽深度，在深槽的侧面间形成Npoly/N+/P-sub/N+/Npoly结构。