本發(fā)明屬于半導(dǎo)體防護(hù)器件領(lǐng)域，尤其涉及一種低電容單向tvs器件及其制造方法。

背景技術(shù)：

tvs器件是一種高效的電子電路防護(hù)器件，tvs器件在電路中與被保護(hù)的電路并聯(lián)，當(dāng)被保護(hù)電路端口出現(xiàn)超過電路正常工作電壓時(shí)，tvs器件就會(huì)開始工作，以極快的響應(yīng)速度將過電壓鉗位在一個(gè)較低的預(yù)定電壓范圍內(nèi)，從而保護(hù)電路不會(huì)損壞。tvs具有響應(yīng)時(shí)間快、瞬態(tài)功率大、漏電流低、擊穿電壓偏差小、箝位電壓容易控制、體積小等優(yōu)點(diǎn)，因此應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。

tvs器件從問世到現(xiàn)在，一直應(yīng)用于各種電子產(chǎn)品，但隨著科技的不斷發(fā)展，一些電子類產(chǎn)品對(duì)tvs器件的性能要求也在不斷提高，如視頻傳輸類通訊設(shè)備以及高速以太網(wǎng)等電子產(chǎn)品，要求tvs器件的電容要很小，以保證這些電子產(chǎn)品在使用中，不會(huì)因?yàn)閠vs器件的寄生電容過大，影響其正常的工作。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的以上問題，提供一種低電容單向tvs器件及其制造方法，目的是實(shí)現(xiàn)高速通訊接口單向浪涌防護(hù)，且本發(fā)明的低電容單向tvs二極管是一個(gè)單片集成的器件，非常易于封裝。

為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，達(dá)到上述技術(shù)效果，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種低電容單向tvs器件，包括反向并聯(lián)的兩個(gè)低電容二極管，其中一個(gè)低電容二極管與tvs二極管串聯(lián)；

tvs器件包括n+型半導(dǎo)體襯底和設(shè)于n+型半導(dǎo)體襯底上側(cè)的p-型外延層，n+型半導(dǎo)體襯底與p-型外延層之間設(shè)有p+型埋層；

所述p-型外延層內(nèi)兩側(cè)設(shè)有n+型隔離區(qū)，p-型外延層內(nèi)中央設(shè)有n型基區(qū)，n型基區(qū)左右兩側(cè)設(shè)有n-型基區(qū)；

所述n型基區(qū)和n-型基區(qū)內(nèi)部均設(shè)有p+型注入?yún)^(qū)和n+型注入?yún)^(qū)；

所述n+型半導(dǎo)體襯底和p-型外延層表面均覆有金屬層，n+型半導(dǎo)體襯底通過金屬層與金屬電極t2相連，p-型外延層通過金屬層與金屬電極t1相連。

進(jìn)一步地，所述兩個(gè)低電容二極管與tvs二級(jí)管串聯(lián)集成在一塊芯片上，形成單片集成芯片。

進(jìn)一步地，所述n+型半導(dǎo)體襯底是電阻率為0.005～0.05ω·cm的n型硅襯底。

進(jìn)一步地，所述p-型外延層的厚度為6～12μm。

本發(fā)明還提供一種低電容單向tvs器件制造方法，所述方法包括以下步驟：襯底材料準(zhǔn)備、襯底氧化、p+型埋層區(qū)光刻、p+型埋層區(qū)硼離子注入及推結(jié)、外延生長、外延層氧化、隔離區(qū)光刻、隔離區(qū)磷離子注入及推結(jié)、n-基區(qū)光刻、n-基區(qū)磷離子注入及推結(jié)、n基區(qū)光刻、n基區(qū)磷離子注入及推結(jié)、p+注入?yún)^(qū)光刻、p+注入?yún)^(qū)硼離子注入及推結(jié)、n+注入?yún)^(qū)光刻、n+注入?yún)^(qū)磷離子注入及推結(jié)、引線孔光刻、蒸鋁、鋁反刻、減薄、背面金屬化。

進(jìn)一步地，所述襯底材料準(zhǔn)備步驟中選擇n型半導(dǎo)體硅片，所選n型半導(dǎo)體硅片電阻率為0.005～0.05ω·cm，硅片厚度為280～300μm，并進(jìn)行單面拋光；襯底氧化步驟中的條件是氧化溫度為1100±10℃、時(shí)間為1h、氧化層的厚度tox≥0.8μm。

進(jìn)一步地，所述p+型埋層區(qū)硼離子注入及推結(jié)的步驟為：首先進(jìn)行硼離子注入，注入的條件是劑量為4e14～5e15cm^-2、能量為120kev；硼離子注入完成后進(jìn)行推結(jié)，推結(jié)的條件是溫度為1180±10℃、時(shí)間為50～80分鐘；隔離區(qū)磷離子注入及推結(jié)的步驟為：首先進(jìn)行磷離子注入，注入的條件是劑量為5e14～5e15cm^-2、能量為130kev；磷離子注入完成后進(jìn)行推結(jié)，推結(jié)的條件是溫度為1200℃±10℃、時(shí)間為1～3h；n-基區(qū)磷離子注入及推結(jié)的步驟為：首先進(jìn)行磷離子注入，注入的條件是劑量為2e12～2e13cm^-2、能量為140kev；磷離子注入完成后進(jìn)行推結(jié)，推結(jié)的條件是溫度為1150±10℃、時(shí)間為120～150分鐘；n基區(qū)磷離子注入及推結(jié)的步驟為：首先進(jìn)行磷離子注入，注入的條件是劑量為3e13～3e14cm^-2、能量為120kev；磷離子注入完成后進(jìn)行推結(jié)，推結(jié)的條件是溫度為1100±10℃、時(shí)間為150～180分鐘；p+注入?yún)^(qū)硼離子注入及推結(jié)的步驟為：首先進(jìn)行硼離子注入，注入的條件是劑量為4e14～4e15cm^-2、能量為60～80kev；硼離子注入完成后進(jìn)行推結(jié)，推結(jié)的條件是溫度為1050±10℃、時(shí)間為30～60分鐘；n+注入?yún)^(qū)磷離子注入及推結(jié)的步驟為：首先進(jìn)行磷離子注入，注入的條件是劑量為1e15～4e15cm^-2、能量為40～60kev；磷離子注入完成后進(jìn)行推結(jié)，推結(jié)的條件是溫度為1020±10℃、時(shí)間為30～60分鐘。

進(jìn)一步地，所述外延生長的條件是溫度為1100±10℃、時(shí)間為1h、外延層厚度6～12μm、電阻率為60～100ω·cm；外延層氧化的條件是氧化溫度為1120±10℃、時(shí)間為2h、氧化層的厚度tox≥1.0μm。

進(jìn)一步地，所述蒸鋁步驟中鋁層厚度為3.0～4.0μm。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明通過tvs二極管與低電容二極管的串聯(lián)，起到了降低器件的電容值作用，因?yàn)槭菃纹傻男酒骷脖阌诜庋b，保證了電子產(chǎn)品在使用中，不會(huì)因?yàn)閠vs器件的寄生電容過大，影響其正常的工作。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明的低電容單向tvs器件的電路原理圖。

圖2為本發(fā)明的低電容單向tvs器件的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明的低電容單向tvs器件的浪涌電流從t2流向t1的示意圖。

其中：1為n+型半導(dǎo)體襯底，2為p+型埋層，3為p-型外延層，4為n+型隔離區(qū)，5為n型基區(qū)，6為n-型基區(qū)，7為p+型注入?yún)^(qū)，8為n+型注入?yún)^(qū)。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

如圖1所示的一種低電容單向tvs器件，包括反向并聯(lián)的兩個(gè)低電容二極管，其中一個(gè)低電容二極管與tvs二極管串聯(lián)，兩個(gè)低電容二極管與tvs二級(jí)管串聯(lián)集成在一塊芯片上，形成單片集成芯片。

如圖2所示，tvs器件包括n+型半導(dǎo)體襯底1和設(shè)于n+型半導(dǎo)體襯底1上側(cè)的p-型外延層3，n+型半導(dǎo)體襯底1與p-型外延層3之間設(shè)有p+型埋層2；p-型外延層3內(nèi)兩側(cè)設(shè)有n+型隔離區(qū)4，p-型外延層3內(nèi)中央設(shè)有n型基區(qū)5，n型基區(qū)5左右兩側(cè)設(shè)有n-型基區(qū)6；n型基區(qū)5和n-型基區(qū)6內(nèi)部均設(shè)有p+型注入?yún)^(qū)7和n+型注入?yún)^(qū)8；n+型半導(dǎo)體襯底1和p-型外延層3表面均覆有金屬層，n+型半導(dǎo)體襯底1通過金屬層與金屬電極t2相連，p-型外延層3通過金屬層與金屬電極t1相連，n+型半導(dǎo)體襯底1是電阻率為0.005～0.05ω·cm的n型硅襯底，p-型外延層3的厚度為6～12μm。

如圖3所示，當(dāng)t1端出現(xiàn)相對(duì)于t2端的過電壓時(shí)，電流通過左側(cè)的由p+型注入?yún)^(qū)7和n-型基區(qū)6組成的正偏pn結(jié)經(jīng)左側(cè)n+型隔離區(qū)4泄放到t2；當(dāng)t2端出現(xiàn)相對(duì)于t1端的過電壓時(shí)，浪涌電流從電極t2經(jīng)右側(cè)n+型隔離區(qū)4通過由p+型注入?yún)^(qū)7和n-型基區(qū)6組成的正偏pn結(jié)，再通過由n型基區(qū)5與p+型注入?yún)^(qū)7組成的反偏pn結(jié)，最終到達(dá)電極t1。

實(shí)施例1

一種低電容單向tvs器件制造方法，該制造方法包括以下步驟：

s1：襯底材料準(zhǔn)備：準(zhǔn)備好n型半導(dǎo)體硅片，所選n型半導(dǎo)體硅片電阻率為0.03ω·cm，硅片厚度為290μm，并進(jìn)行單面拋光；

s2：襯底氧化：對(duì)硅片進(jìn)行氧化，氧化溫度為1100℃，時(shí)間為1h，氧化層的厚度為0.8μm；

s3：p+型埋層區(qū)光刻；

s4：p+型埋層區(qū)硼離子注入及推結(jié)：首先進(jìn)行硼離子注入，注入的條件是劑量為5e15cm^-2、能量為120kev；硼離子注入完成后進(jìn)行推結(jié)，推結(jié)的條件是溫度為1180℃、時(shí)間為60分鐘；

s5：外延生長：外延生長的條件是溫度為1100℃、時(shí)間為1h、外延層厚度10μm、電阻率為80ω·cm；

s6：外延層氧化：對(duì)外延層進(jìn)行氧化，氧化溫度為1120℃，時(shí)間為2h，氧化層的厚度為1.0μm；

s7：隔離區(qū)光刻；

s8：隔離區(qū)磷離子注入及推結(jié)：首先進(jìn)行磷離子注入，注入的條件是劑量為5e15cm^-2、能量為130kev；磷離子注入完成后進(jìn)行推結(jié)，推結(jié)的條件是溫度為1200℃、時(shí)間為2h；

s9：n-基區(qū)光刻；

s10：n-基區(qū)磷離子注入及推結(jié)：首先進(jìn)行磷離子注入，注入的條件是劑量為2e13cm^-2、能量為140kev；磷離子注入完成后進(jìn)行推結(jié)，推結(jié)的條件是溫度為1150℃、時(shí)間為130分鐘；

s11：n基區(qū)光刻；

s12：n基區(qū)磷離子注入及推結(jié)：首先進(jìn)行磷離子注入，注入的條件是劑量為3e14cm^-2、能量為120kev；磷離子注入完成后進(jìn)行推結(jié)，推結(jié)的條件是溫度為1100℃、時(shí)間為160分鐘；

s13：p+注入?yún)^(qū)光刻；

s14：p+注入?yún)^(qū)硼離子注入及推結(jié)：首先進(jìn)行硼離子注入，注入的條件是劑量為4e15cm^-2、能量為70kev；硼離子注入完成后進(jìn)行推結(jié)，推結(jié)的條件是溫度為1050℃、時(shí)間為50分鐘；

s15：n+注入?yún)^(qū)光刻；

s16：n+注入?yún)^(qū)磷離子注入及推結(jié)：首先進(jìn)行磷離子注入，注入的條件是劑量為4e15cm^-2、能量為50kev；磷離子注入完成后進(jìn)行推結(jié)，推結(jié)的條件是溫度為1020℃、時(shí)間為50分鐘；

s17：引線孔光刻：采用引線孔版進(jìn)行引線孔光刻；

s18：蒸鋁：蒸鋁的條件是鋁層厚度為3.5μm；

s19：鋁反刻：采用鋁反刻版進(jìn)行鋁反刻；

s20：鋁合金；

s21：減薄；

s22：背面金屬化。

實(shí)施例2：

一種低電容單向tvs器件制造方法，該制造方法包括以下步驟：

s1：襯底材料準(zhǔn)備：準(zhǔn)備好n型半導(dǎo)體硅片，所選n型半導(dǎo)體硅片電阻率為0.005ω·cm，硅片厚度為280μm，并進(jìn)行單面拋光；

s2：襯底氧化：對(duì)硅片進(jìn)行氧化，氧化溫度為1090℃，時(shí)間為1h，氧化層的厚度1μm；

s3：p+型埋層區(qū)光刻；

s4：p+型埋層區(qū)硼離子注入及推結(jié)：首先進(jìn)行硼離子注入，注入的條件是劑量為4e14cm^-2、能量為120kev；硼離子注入完成后進(jìn)行推結(jié)，推結(jié)的條件是溫度為1170℃、時(shí)間為50分鐘；

s5：外延生長：外延生長的條件是溫度為1090℃、時(shí)間為1h、外延層厚度6μm、電阻率為60ω·cm；

s6：外延層氧化：對(duì)外延層進(jìn)行氧化，氧化溫度為1110℃，時(shí)間為2h，氧化層的厚度1.2μm；

s7：隔離區(qū)光刻；

s8：隔離區(qū)磷離子注入及推結(jié)：首先進(jìn)行磷離子注入，注入的條件是劑量為5e14cm^-2、能量為130kev；磷離子注入完成后進(jìn)行推結(jié)，推結(jié)的條件是溫度為1190℃、時(shí)間為1h；

s9：n-基區(qū)光刻；

s10：n-基區(qū)磷離子注入及推結(jié)：首先進(jìn)行磷離子注入，注入的條件是劑量為2e12cm^-2、能量為140kev；磷離子注入完成后進(jìn)行推結(jié)，推結(jié)的條件是溫度為1140℃、時(shí)間為120分鐘；

s11：n基區(qū)光刻；

s12：n基區(qū)磷離子注入及推結(jié)：首先進(jìn)行磷離子注入，注入的條件是劑量為3e13cm^-2、能量為120kev；磷離子注入完成后進(jìn)行推結(jié)，推結(jié)的條件是溫度為1090℃、時(shí)間為150分鐘；

s13：p+注入?yún)^(qū)光刻；

s14：p+注入?yún)^(qū)硼離子注入及推結(jié)：首先進(jìn)行硼離子注入，注入的條件是劑量為4e14cm^-2、能量為60kev；硼離子注入完成后進(jìn)行推結(jié)，推結(jié)的條件是溫度為1040℃、時(shí)間為30分鐘；

s15：n+注入?yún)^(qū)光刻；

s16：n+注入?yún)^(qū)磷離子注入及推結(jié)：首先進(jìn)行磷離子注入，注入的條件是劑量為1e15cm^-2、能量為40kev；磷離子注入完成后進(jìn)行推結(jié)，推結(jié)的條件是溫度為1010℃、時(shí)間為30分鐘；

s17：引線孔光刻：采用引線孔版進(jìn)行引線孔光刻；

s18：蒸鋁：蒸鋁的條件是鋁層厚度為3.0μm；

s19：鋁反刻：采用鋁反刻版進(jìn)行鋁反刻；

s20：鋁合金；

s21：減??；

s22：背面金屬化。

實(shí)施例3：

一種低電容單向tvs器件制造方法，該制造方法包括以下步驟：

s1：襯底材料準(zhǔn)備：準(zhǔn)備好n型半導(dǎo)體硅片，所選n型半導(dǎo)體硅片電阻率為0.05ω·cm，硅片厚度為300μm，并進(jìn)行單面拋光；

s2：襯底氧化：對(duì)硅片進(jìn)行氧化，氧化溫度為1110℃，時(shí)間為1h，氧化層的厚度1.2μm；

s3：p+型埋層區(qū)光刻；

s4：p+型埋層區(qū)硼離子注入及推結(jié)：首先進(jìn)行硼離子注入，注入的條件是劑量為5e15cm^-2、能量為120kev；硼離子注入完成后進(jìn)行推結(jié)，推結(jié)的條件是溫度為1190℃、時(shí)間為80分鐘；

s5：外延生長：外延生長的條件是溫度為1100±10℃、時(shí)間為1h、外延層厚度6～12μm、電阻率為60～100ω·cm；

s6：外延層氧化：對(duì)外延層進(jìn)行氧化，氧化溫度為1130℃，時(shí)間為2h，氧化層的厚度1.4μm；

s7：隔離區(qū)光刻；

s8：隔離區(qū)磷離子注入及推結(jié)：首先進(jìn)行磷離子注入，注入的條件是劑量為5e15cm^-2、能量為130kev；磷離子注入完成后進(jìn)行推結(jié)，推結(jié)的條件是溫度為1210℃、時(shí)間為3h；

s9：n-基區(qū)光刻；

s10：n-基區(qū)磷離子注入及推結(jié)：首先進(jìn)行磷離子注入，注入的條件是劑量為2e13cm^-2、能量為140kev；磷離子注入完成后進(jìn)行推結(jié)，推結(jié)的條件是溫度為1160℃、時(shí)間為150分鐘；

s11：n基區(qū)光刻；

s12：n基區(qū)磷離子注入及推結(jié)：首先進(jìn)行磷離子注入，注入的條件是劑量為3e14cm^-2、能量為120kev；磷離子注入完成后進(jìn)行推結(jié)，推結(jié)的條件是溫度為1110℃、時(shí)間為180分鐘；

s13：p+注入?yún)^(qū)光刻；

s14：p+注入?yún)^(qū)硼離子注入及推結(jié)：首先進(jìn)行硼離子注入，注入的條件是劑量為4e15cm^-2、能量為80kev；硼離子注入完成后進(jìn)行推結(jié)，推結(jié)的條件是溫度為1060℃、時(shí)間為60分鐘；

s15：n+注入?yún)^(qū)光刻；

s16：n+注入?yún)^(qū)磷離子注入及推結(jié)：首先進(jìn)行磷離子注入，注入的條件是劑量為4e15cm^-2、能量為60kev；磷離子注入完成后進(jìn)行推結(jié)，推結(jié)的條件是溫度為1030℃、時(shí)間為60分鐘；

s17：引線孔光刻：采用引線孔版進(jìn)行引線孔光刻；

s18：蒸鋁：蒸鋁的條件是鋁層厚度為4.0μm；

s19：鋁反刻：采用鋁反刻版進(jìn)行鋁反刻；

s20：鋁合金；

s21：減?。?/p>

s22：背面金屬化。

本發(fā)明通過tvs二極管與低電容二極管的串聯(lián)，起到了降低器件的電容值作用，因?yàn)槭菃纹傻男酒?，器件也便于封裝，保證了電子產(chǎn)品在使用中，不會(huì)因?yàn)閠vs器件的寄生電容過大，影響其正常的工作。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。