本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種瞬變電壓抑制二極管的制備方法和一種瞬變電壓抑制二極管。

背景技術(shù)：

瞬態(tài)電壓抑制器(tvs，transientvoltagesuppressors)是用于緩解電壓浪涌對(duì)集成電路的影響和損壞，其具有箝位電壓低、體積小、響應(yīng)快、漏電流小和可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，在tvs器件加載電壓浪涌后，可以快速接收吸收浪涌電流，將電流降低至正常水平。

相關(guān)技術(shù)中，為了進(jìn)一步地改善tvs器件的反向特性，通常在tvs器件的預(yù)設(shè)區(qū)域設(shè)置分壓保護(hù)環(huán)和金屬場板結(jié)構(gòu)等保護(hù)結(jié)構(gòu)，但是上述保護(hù)結(jié)構(gòu)引入較大的附加電容，且增加了tvs器件的面積，不利于器件集成化。

因此，如何設(shè)計(jì)一種新的瞬變電壓抑制二極管及其制備方案，以有效提高tvs器件反向特性和集成化成為亟待解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明正是基于上述技術(shù)問題至少之一，提出了一種新的瞬變電壓抑制二極管的制備方案，通過在襯底的垂直方向上形成串聯(lián)的光電二極管和齊納二極管，改善了半導(dǎo)體器件的反向特性，降低了電壓浪涌對(duì)集成電路的影響程度，減小了附加電容，同時(shí)提高了半導(dǎo)體器件的集成化和可靠性。

有鑒于此，本發(fā)明提出了一種瞬變電壓抑制二極管的制備方法，包括：在n型襯底上形成p型外延層，以完成光電二極管的制備；在所述p型外延層上形成隔離槽，以每個(gè)所述隔離槽劃分所述光電二極管為兩個(gè)光電二極管單元；在所述光電二極管單元的p型外延層中，依次形成p型注 入?yún)^(qū)域和n型注入?yún)^(qū)域，以形成與每個(gè)所述光電二極管串聯(lián)連接的齊納二極管；在形成所述齊納二極管的n型襯底上，形成正面金屬電極和背面金屬電極。

在該技術(shù)方案中，通過在襯底的垂直方向上形成串聯(lián)的光電二極管和齊納二極管，改善了半導(dǎo)體器件的反向特性，降低了電壓浪涌對(duì)集成電路的影響程度，減小了附加電容，同時(shí)提高了半導(dǎo)體器件的集成化和可靠性。

其中，齊納二極管具有雪崩擊穿特性，正是基于雪崩擊穿特征來消除電壓浪涌，一方面，光電二極管的電容遠(yuǎn)小于齊納二極管，因此，串聯(lián)的光電二極管和齊納二極管的總電容更小，這就減小了附加電容，另一方面，在襯底的垂直方向分布齊納二極管和光電二極管，提高了器件的集成化和可靠性。

值得特別指出的是，通過隔離槽的形成，利于在工業(yè)量產(chǎn)上述瞬變電壓抑制二極管的過程中進(jìn)行劃片處理，以形成高可靠性的tvs單元器件。

在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，在所述p型外延層上形成隔離槽，以每個(gè)所述隔離槽劃分所述光電二極管為兩個(gè)光電二極管單元，具體包括以下步驟：在所述p型外延層上形成氧化硅層；對(duì)所述氧化硅層和所述p型外延層進(jìn)行圖形化刻蝕至刻穿為止，并繼續(xù)刻蝕所述n型外延層至指定厚度，以形成隔離孔；在所述隔離孔的內(nèi)壁和底部通過離子擴(kuò)散工藝，以形成n型擴(kuò)散區(qū)；對(duì)所述n型擴(kuò)散區(qū)進(jìn)行熱氧化處理，通過所述熱氧化處理形成的熱氧化層填充所述隔離孔，以形成所述隔離槽。

在該技術(shù)方案中，通過熱氧化工藝來填充隔離孔，一方面，通過形成的n型外延層和p型外延層進(jìn)行分壓，另一方面，基于隔離槽實(shí)現(xiàn)更好準(zhǔn)確地的劃片處理，以提高量產(chǎn)的效率。

在上述任一項(xiàng)技術(shù)方案中，優(yōu)選地，在所述p型外延層上形成氧化硅層，具體包括以下步驟：采用熱氧化工藝對(duì)所述p型外延層進(jìn)行處理，以形成氧化硅掩膜層。

在上述任一項(xiàng)技術(shù)方案中，優(yōu)選地，在所述p型外延層上形成氧化硅層，具體包括以下步驟：采用化學(xué)氣相淀積工藝對(duì)所述p型外延層進(jìn)行處 理，以形成所述氧化硅掩膜層。

在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，對(duì)所述n型擴(kuò)散區(qū)進(jìn)行熱氧化處理，通過所述熱氧化處理形成的熱氧化層填充所述隔離孔，以形成所述隔離槽，具體包括以下步驟：采用溫度范圍為900～1000℃的熱氧化工藝對(duì)所述n型擴(kuò)散區(qū)進(jìn)行熱氧化處理，通過所述熱氧化處理形成的熱氧化層填充所述隔離孔，以形成所述隔離槽。

在上述任一項(xiàng)技術(shù)方案中，優(yōu)選地，在所述光電二極管單元的p型外延層中，依次形成p型注入?yún)^(qū)域和n型注入?yún)^(qū)域，以形成與每個(gè)所述光電二極管串聯(lián)連接的齊納二極管，具體包括以下步驟：對(duì)所述p型外延層進(jìn)行p型離子注入，所述p型離子注入的能量范圍為40～100kev，所述p型離子注入的劑量范圍為10e15～10e20/cm²，以形成所述p型摻雜區(qū)；對(duì)所述p型摻雜區(qū)進(jìn)行退火處理，以形成所述p型注入?yún)^(qū)域；對(duì)所述p型注入?yún)^(qū)域進(jìn)行n型離子注入，所述n型離子注入的能量范圍為40～100kev，所述n型離子注入的劑量范圍為10e15～10e20/cm²，以形成所述n型摻雜區(qū)；對(duì)所述n型摻雜區(qū)進(jìn)行退火處理，以形成所述n型注入?yún)^(qū)域，進(jìn)而形成所述齊納二極管。

在上述任一項(xiàng)技術(shù)方案中，優(yōu)選地，在所述光電二極管單元的p型外延層中，依次形成p型注入?yún)^(qū)域和n型注入?yún)^(qū)域，以形成與每個(gè)所述光電二極管串聯(lián)連接的齊納二極管，具體包括以下步驟：對(duì)所述p型外延層進(jìn)行p型離子注入，所述p型離子注入的能量范圍為40～100kev，所述p型離子注入的劑量范圍為10e15～10e20/cm²，以形成所述p型摻雜區(qū)；對(duì)所述p型摻雜區(qū)進(jìn)行n型離子注入，所述n型離子注入的能量范圍為40～100kev，所述n型離子注入的劑量范圍為10e15～10e20/cm²，以形成所述n型摻雜區(qū)；對(duì)所述p型摻雜區(qū)和所述n型摻雜區(qū)進(jìn)行退火處理，以同時(shí)形成所述p型注入?yún)^(qū)域和所述n型注入?yún)^(qū)域，進(jìn)而形成所述齊納二極管。

在上述任一項(xiàng)技術(shù)方案中，優(yōu)選地，在形成所述齊納二極管的n型襯底上，形成正面金屬電極和背面金屬電極，具體包括以下步驟：在形成所述n型注入?yún)^(qū)域的n型襯底上，采用雙面濺射工藝形成正面鋁-硅-銅復(fù)合金屬層和背面鋁-硅-銅復(fù)合金屬層，以分別作為所述正面金屬電極和所述 背面金屬電極。

在上述任一項(xiàng)技術(shù)方案中，優(yōu)選地，還包括：在形成所述正面金屬電極和所述背面金屬電極后，在所述隔離槽對(duì)應(yīng)的位置進(jìn)行劃片處理。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提出了一種瞬變電壓抑制二極管，采用如上述任一項(xiàng)技術(shù)方案所述的瞬變電壓抑制二極管的制備方法制備而成。

通過以上技術(shù)方案，通過在襯底的垂直方向上形成串聯(lián)的光電二極管和齊納二極管，改善了半導(dǎo)體器件的反向特性，降低了電壓浪涌對(duì)集成電路的影響程度，減小了附加電容，同時(shí)提高了半導(dǎo)體器件的集成化和可靠性。

附圖說明

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的瞬變電壓抑制二極管的制備方法的示意流程圖；

圖2至圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的瞬變電壓抑制二極管的制備方案的剖面示意圖。

具體實(shí)施方式

為了能夠更清楚地理解本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)描述。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。

在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是，本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的其他方式來實(shí)施，因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不受下面公開的具體實(shí)施例的限制。

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的瞬變電壓抑制二極管的制備方法的示意流程圖。

如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的瞬變電壓抑制二極管的制備方法，包括：步驟12，在n型襯底上形成p型外延層，以完成光電二極管的制備；步驟14，在所述p型外延層上形成隔離槽，以每個(gè)所述隔離槽劃分所述光電二極管為兩個(gè)光電二極管單元；步驟16，在所述光電二極管單元的p型外延層中，依次形成p型注入?yún)^(qū)域和n型注入?yún)^(qū)域，以形 成與每個(gè)所述光電二極管串聯(lián)連接的齊納二極管；步驟18，在形成所述齊納二極管的n型襯底上，形成正面金屬電極和背面金屬電極。

在該技術(shù)方案中，通過在襯底的垂直方向上形成串聯(lián)的光電二極管和齊納二極管，改善了半導(dǎo)體器件的反向特性，降低了電壓浪涌對(duì)集成電路的影響程度，減小了附加電容，同時(shí)提高了半導(dǎo)體器件的集成化和可靠性。

其中，齊納二極管具有雪崩擊穿特性，正是基于雪崩擊穿特征來消除電壓浪涌，一方面，光電二極管的電容遠(yuǎn)小于齊納二極管，因此，串聯(lián)的光電二極管和齊納二極管的總電容更小，這就減小了附加電容，另一方面，在襯底的垂直方向分布齊納二極管和光電二極管，提高了器件的集成化和可靠性。

值得特別指出的是，通過隔離槽的形成，利于在工業(yè)量產(chǎn)上述瞬變電壓抑制二極管的過程中進(jìn)行劃片處理，以形成高可靠性的tvs單元器件。

在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，在所述p型外延層上形成隔離槽，以每個(gè)所述隔離槽劃分所述光電二極管為兩個(gè)光電二極管單元，具體包括以下步驟：在所述p型外延層上形成氧化硅層；對(duì)所述氧化硅層和所述p型外延層進(jìn)行圖形化刻蝕至刻穿為止，并繼續(xù)刻蝕所述n型外延層至指定厚度，以形成隔離孔；在所述隔離孔的內(nèi)壁和底部通過離子擴(kuò)散工藝，以形成n型擴(kuò)散區(qū)；對(duì)所述n型擴(kuò)散區(qū)進(jìn)行熱氧化處理，通過所述熱氧化處理形成的熱氧化層填充所述隔離孔，以形成所述隔離槽。

在該技術(shù)方案中，通過熱氧化工藝來填充隔離孔，一方面，通過形成的n型外延層和p型外延層進(jìn)行分壓，另一方面，基于隔離槽實(shí)現(xiàn)更好準(zhǔn)確地的劃片處理，以提高量產(chǎn)的效率。

在上述任一項(xiàng)技術(shù)方案中，優(yōu)選地，在所述p型外延層上形成氧化硅層，具體包括以下步驟：采用熱氧化工藝對(duì)所述p型外延層進(jìn)行處理，以形成氧化硅掩膜層。

在上述任一項(xiàng)技術(shù)方案中，優(yōu)選地，在所述p型外延層上形成氧化硅層，具體包括以下步驟：采用化學(xué)氣相淀積工藝對(duì)所述p型外延層進(jìn)行處理，以形成所述氧化硅掩膜層。

在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，對(duì)所述n型擴(kuò)散區(qū)進(jìn)行熱氧化處理，通過所述熱氧化處理形成的熱氧化層填充所述隔離孔，以形成所述隔離槽，具體包括以下步驟：采用溫度范圍為900～1000℃的熱氧化工藝對(duì)所述n型擴(kuò)散區(qū)進(jìn)行熱氧化處理，通過所述熱氧化處理形成的熱氧化層填充所述隔離孔，以形成所述隔離槽。

在上述任一項(xiàng)技術(shù)方案中，優(yōu)選地，在所述光電二極管單元的p型外延層中，依次形成p型注入?yún)^(qū)域和n型注入?yún)^(qū)域，以形成與每個(gè)所述光電二極管串聯(lián)連接的齊納二極管，具體包括以下步驟：對(duì)所述p型外延層進(jìn)行p型離子注入，所述p型離子注入的能量范圍為40～100kev，所述p型離子注入的劑量范圍為10e15～10e20/cm²，以形成所述p型摻雜區(qū)；對(duì)所述p型摻雜區(qū)進(jìn)行退火處理，以形成所述p型注入?yún)^(qū)域；對(duì)所述p型注入?yún)^(qū)域進(jìn)行n型離子注入，所述n型離子注入的能量范圍為40～100kev，所述n型離子注入的劑量范圍為10e15～10e20/cm²，以形成所述n型摻雜區(qū)；對(duì)所述n型摻雜區(qū)進(jìn)行退火處理，以形成所述n型注入?yún)^(qū)域，進(jìn)而形成所述齊納二極管。

在上述任一項(xiàng)技術(shù)方案中，優(yōu)選地，在所述光電二極管單元的p型外延層中，依次形成p型注入?yún)^(qū)域和n型注入?yún)^(qū)域，以形成與每個(gè)所述光電二極管串聯(lián)連接的齊納二極管，具體包括以下步驟：對(duì)所述p型外延層進(jìn)行p型離子注入，所述p型離子注入的能量范圍為40～100kev，所述p型離子注入的劑量范圍為10e15～10e20/cm²，以形成所述p型摻雜區(qū)；對(duì)所述p型摻雜區(qū)進(jìn)行n型離子注入，所述n型離子注入的能量范圍為40～100kev，所述n型離子注入的劑量范圍為10e15～10e20/cm²，以形成所述n型摻雜區(qū)；對(duì)所述p型摻雜區(qū)和所述n型摻雜區(qū)進(jìn)行退火處理，以同時(shí)形成所述p型注入?yún)^(qū)域和所述n型注入?yún)^(qū)域，進(jìn)而形成所述齊納二極管。

在上述任一項(xiàng)技術(shù)方案中，優(yōu)選地，在形成所述齊納二極管的n型襯底上，形成正面金屬電極和背面金屬電極，具體包括以下步驟：在形成所述n型注入?yún)^(qū)域的n型襯底上，采用雙面濺射工藝形成正面鋁-硅-銅復(fù)合金屬層和背面鋁-硅-銅復(fù)合金屬層，以分別作為所述正面金屬電極和所述背面金屬電極。

在上述任一項(xiàng)技術(shù)方案中，優(yōu)選地，還包括：在形成所述正面金屬電極和所述背面金屬電極后，在所述隔離槽對(duì)應(yīng)的位置進(jìn)行劃片處理。

圖2至圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的瞬變電壓抑制二極管的制備方案的剖面示意圖。

如圖2至圖7所示，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的瞬變電壓抑制二極管的制備方法，包括：如圖2所示，在n型襯底101上形成p型外延層102，以完成光電二極管1a的制備；如圖3和圖4所示，在所述p型外延層102上形成隔離槽108，以每個(gè)所述隔離槽108劃分所述光電二極管1a為兩個(gè)光電二極管單元；如圖5、圖6和圖7所示，在所述光電二極管單元的p型外延層102中，依次形成p型注入?yún)^(qū)域103和n型注入?yún)^(qū)域104，以形成與每個(gè)所述光電二極管1a串聯(lián)連接的齊納二極管1b；如圖7所示，在形成所述齊納二極管1b的n型襯底101上，形成正面金屬電極105a和背面金屬電極105b。

在該技術(shù)方案中，通過在襯底的垂直方向上形成串聯(lián)的光電二極管1a和齊納二極管1b，改善了半導(dǎo)體器件的反向特性，降低了電壓浪涌對(duì)集成電路的影響程度，減小了附加電容，同時(shí)提高了半導(dǎo)體器件的集成化和可靠性。

其中，齊納二極管1b具有雪崩擊穿特性，正是基于雪崩擊穿特征來消除電壓浪涌，一方面，光電二極管1a的電容遠(yuǎn)小于齊納二極管1b，因此，串聯(lián)的光電二極管1a和齊納二極管1b的總電容更小，這就減小了附加電容，另一方面，在襯底的垂直方向分布齊納二極管1b和光電二極管1a，提高了器件的集成化和可靠性。

值得特別指出的是，通過隔離槽108的形成，利于在工業(yè)量產(chǎn)上述瞬變電壓抑制二極管的過程中進(jìn)行劃片處理，以形成高可靠性的tvs單元器件。

如圖3和圖4所示，在所述p型外延層102上形成隔離槽108，以每個(gè)所述隔離槽108劃分所述光電二極管1a為兩個(gè)光電二極管1a單元，具體包括以下步驟：如圖3所示，在所述p型外延層102上形成氧化硅層；如圖3所示，對(duì)所述氧化硅層和所述p型外延層102進(jìn)行圖形化刻蝕至刻穿為止，并繼續(xù)刻蝕所述n型外延層至指定厚度，以形成隔離孔；如 圖3所示，在所述隔離孔的內(nèi)壁和底部通過離子擴(kuò)散工藝，以形成n型擴(kuò)散區(qū)107；如圖4所示，對(duì)所述n型擴(kuò)散區(qū)107進(jìn)行熱氧化處理，通過所述熱氧化處理形成的熱氧化層106填充所述隔離孔，以形成所述隔離槽108。

在該技術(shù)方案中，通過熱氧化工藝來填充隔離孔，一方面，通過形成的n型外延層和p型外延層102進(jìn)行分壓，另一方面，基于隔離槽108實(shí)現(xiàn)更好準(zhǔn)確地的劃片處理，以提高量產(chǎn)的效率。

在所述p型外延層102上形成氧化硅層，具體包括以下步驟：采用熱氧化工藝對(duì)所述p型外延層102進(jìn)行處理，以形成所述氧化硅掩膜層。

在所述p型外延層102上形成氧化硅層，具體包括以下步驟：采用化學(xué)氣相淀積工藝對(duì)所述p型外延層102進(jìn)行處理，以形成所述氧化硅掩膜層。

如圖4所示，對(duì)所述n型擴(kuò)散區(qū)107進(jìn)行熱氧化處理，通過所述熱氧化處理形成的熱氧化層106填充所述隔離孔，以形成所述隔離槽108，具體包括以下步驟：采用溫度范圍為900～1000℃的熱氧化工藝對(duì)所述n型擴(kuò)散區(qū)107進(jìn)行熱氧化處理，通過所述熱氧化處理形成的熱氧化層106填充所述隔離孔，以形成所述隔離槽108。

如圖5和圖6所示，在所述光電二極管1a單元的p型外延層102中，依次形成p型注入?yún)^(qū)域103和n型注入?yún)^(qū)域104，以形成與每個(gè)所述光電二極管1a串聯(lián)連接的齊納二極管1b，具體包括以下步驟：對(duì)所述p型外延層102進(jìn)行p型離子注入，所述p型離子注入的能量范圍為40～100kev，所述p型離子注入的劑量范圍為10e15～10e20/cm²，以形成所述p型摻雜區(qū)；對(duì)所述p型摻雜區(qū)進(jìn)行退火處理，以形成所述p型注入?yún)^(qū)域103；對(duì)所述p型注入?yún)^(qū)域103進(jìn)行n型離子注入，所述n型離子注入的能量范圍為40～100kev，所述n型離子注入的劑量范圍為10e15～10e20/cm²，以形成所述n型摻雜區(qū)；對(duì)所述n型摻雜區(qū)進(jìn)行退火處理，以形成所述n型注入?yún)^(qū)域104，進(jìn)而形成所述齊納二極管1b。

如圖5、圖6和圖7所示，在所述光電二極管1a單元的p型外延層102中，依次形成p型注入?yún)^(qū)域103和n型注入?yún)^(qū)域104，以形成與每個(gè)所述光電二極管1a串聯(lián)連接的齊納二極管1b，具體包括以下步驟：對(duì)所 述p型外延層102進(jìn)行p型離子注入，所述p型離子注入的能量范圍為40～100kev，所述p型離子注入的劑量范圍為10e15～10e20/cm²，以形成所述p型摻雜區(qū)；對(duì)所述p型摻雜區(qū)進(jìn)行n型離子注入，所述n型離子注入的能量范圍為40～100kev，所述n型離子注入的劑量范圍為10e～1510e20/cm²，以形成所述n型摻雜區(qū)；對(duì)所述p型摻雜區(qū)和所述n型摻雜區(qū)進(jìn)行退火處理，以同時(shí)形成所述p型注入?yún)^(qū)域103和所述n型注入?yún)^(qū)域104，進(jìn)而形成所述齊納二極管1b。

如圖7所示，在形成所述齊納二極管1b的n型襯底101上，形成正面金屬電極105a和背面金屬電極105b，具體包括以下步驟：在形成所述n型注入?yún)^(qū)域104的n型襯底101上，采用雙面濺射工藝形成正面鋁-硅-銅復(fù)合金屬層和背面鋁-硅-銅復(fù)合金屬層，以分別作為所述正面金屬電極105a和所述背面金屬電極105b。

在形成所述正面金屬電極105a和所述背面金屬電極105b后，在所述隔離槽108對(duì)應(yīng)的位置進(jìn)行劃片處理。

以上結(jié)合附圖詳細(xì)說明了本發(fā)明的技術(shù)方案，考慮到相關(guān)技術(shù)中提出的如何設(shè)計(jì)一種新的瞬變電壓抑制二極管及其制備方案，以有效提高tvs器件反向特性和集成化的技術(shù)問題。因此，本發(fā)明提出了一種新的瞬變電壓抑制二極管的制備方案，通過在襯底的垂直方向上形成串聯(lián)的光電二極管和齊納二極管，改善了半導(dǎo)體器件的反向特性，降低了電壓浪涌對(duì)集成電路的影響程度，減小了附加電容，同時(shí)提高了半導(dǎo)體器件的集成化和可靠性。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。