CN106252226A - Tvs管的制作方法 - Google Patents

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刘凯哲
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    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66007Multistep manufacturing processes
    • H01L29/66075Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
    • H01L29/66083Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by variation of the electric current supplied or the electric potential applied, to one or more of the electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched, e.g. two-terminal devices
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Abstract

本发明公开了TVS管的制作方法,包括以下步骤:在TVS管完成前半段工艺后形成器件区域并进行隔离槽刻蚀;在隔离槽内热氧化生长第一预设厚度的二氧化硅;在隔离槽的二氧化硅上通过化学气相淀积生长第二预设厚度的N型掺杂多晶硅以填满隔离槽;用光刻胶遮挡住介质电容区和隔离槽进行光刻后,再进行多晶硅刻蚀,刻蚀完成后将光刻胶去除;在多晶硅上采用LPCVD淀积第三预设厚度的氮化硅;淀积第四预设厚度的层间介质层,采用接触式刻蚀方法刻蚀出引线孔;在引线孔上淀积顶层金属层。本发明的TVS管的制作方法通过并联MIP介质电容,提高TVS管的电容稳定性。

Description

TVS管的制作方法
技术领域
本发明涉及一种TVS管的制作方法。
背景技术
瞬态电压抑制器(TVS,Transient Voltage Suppressor)是一种PN结雪崩二极管器件,用来保护敏感器件和电路系统防止电压瞬变和浪涌的瞬态干扰。当TVS管受到反向瞬态高电压冲击时,TVS管由于PN结雪崩效应,能迅速将原来的高阻抗变为低阻抗,以吸收一个瞬间大电流,并使两级间电压箝制在一个预定值,从而保护电路元件不受瞬态高压尖峰脉冲的冲击。
当TVS管输入瞬态反向电压时,雪崩TVS二极管反偏,低电容二极管正偏。正偏PN结电容会随外加电压的变化而改变。一般TVS管电容的测试是在0V下测试的,但实际的应用中,电压是变化的,由于PN结势垒电容和扩散电容都随电压增加而增加,就会导致TVS管电容的增加。在特定的电路应用中,不稳定的电容会导致电路性能的不稳定。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中的TVS管的电容稳定性差的缺陷,提出了一种提高TVS管电容稳定性的TVS管的制作方法。
本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的:
一种TVS管的制作方法,包括以下步骤:
S1、在所述TVS管完成前半段工艺后形成器件区域,在所述初始器件区域进行隔离槽刻蚀;
S2、在所述隔离槽内热氧化生长第一预设厚度的二氧化硅;
S3、在所述隔离槽的二氧化硅上通过化学气相淀积生长第二预设厚度的N型掺杂多晶硅以填满所述隔离槽;
S4、用光刻胶遮挡住介质电容区和隔离槽进行光刻后,再进行多晶硅刻蚀,刻蚀完成后将光刻胶去除;
S5、在所述多晶硅上采用LPCVD(Low Pressure Chemical Vapor Deposition,低压力化学气相沉积)淀积第三预设厚度的氮化硅;
S6、淀积第四预设厚度的层间介质层,采用接触式刻蚀方法刻蚀出引线孔;
S7、在所述引线孔上淀积顶层金属层。
较佳地,在步骤S3中,并将具有第二预设厚度的N型掺杂多晶硅作为所述TVS管的介质电容区的下极板。
较佳地,在步骤S6中,在进行刻蚀时,刻蚀掉二氧化硅并在所述介质电容区保留氮化硅;
在步骤S7中,将所述顶层金属层作为上极板和电极。
较佳地,所述第四预设厚度为3000A~7000A。
较佳地,在步骤S6之前还包括以下步骤:
S56、在所述氮化硅上淀积第五预设厚度的第一金属层后,对所述第一金属层进行光刻和刻蚀,并将所述第一金属层作为介质电容区的上极板;
在步骤S6中,在淀积第四预设厚度的层间介质层后,再采用接触式刻蚀方法在所述层间介质层的所述TVS管的器件区域、所述上极板和所述下极板上方分别刻蚀出引线孔。
较佳地,在步骤S6中,在淀积第四预设厚度的层间介质层之后,通过化学机械抛光磨去第六预设厚度的层间介质层,再进行刻蚀。
较佳地,所述第一金属层的材质为AlCu或TiN,所述第四预设厚度为3微米~4微米,所述第五预设厚度为1000A~5000A,所述第六预设厚度为0.5微米~1.5微米。
较佳地,在步骤S1中,所述隔离槽的深度为20微米~30微米,所述隔离槽的宽度为1微米~2微米。
较佳地,在步骤S2中,所述第一预设厚度为400A~1000A;在步骤S3中,所述第二预设厚度为4000A~8000A;在步骤S6中,所述第三预设厚度为600A~1000A;所述顶层金属层的材质为AlCu。
较佳地,在步骤S7中,在所述引线孔上淀积顶层金属层之前,淀积金属钨以填充所述引线孔,并采用化学机械抛光将其他区域的金属钨去除。
在符合本领域常识的基础上,上述各优选条件,可任意组合,即得本发明各较佳实例。
本发明的积极进步效果在于:本发明的TVS管的制作方法通过在低电容TVS管工艺的基础上,以及在不改变器件区结构的基础上,通过增加MIP(Metal Isolation Poly,一种金属和绝缘层的层叠结构)介质电容,获得的TVS管的电容可以达到原TVS管的电容的5-10倍,通过并联介质电容来减小PN结电容变化对电路电容的影响,提高TVS管的电容稳定性。
附图说明
图1为本发明实施例1的TVS管的制作方法的流程图。
图2为本发明实施例2的TVS管的制作方法的流程图。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明,但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
如图1所示,一种TVS管的制作方法,包括以下步骤:
步骤101、在所述TVS管完成前半段工艺后形成器件区域,在所述器件区域进行隔离槽刻蚀。所述TVS管的前半段工艺为现有半导体制作的常用工艺,包括外延和注入层次。所述隔离槽的深度为0微米~30微米,所述隔离槽的宽度为1微米~2微米。
步骤102、在所述隔离槽内热氧化生长第一预设厚度的二氧化硅。通过在隔离槽中形成致密氧化层起到隔离作用,防止漏电。所述第一预设厚度为400A~1000A。
步骤103、在所述隔离槽的二氧化硅上通过化学气相淀积生长第二预设厚度的N型掺杂多晶硅以填满所述隔离槽。并将所述N型掺杂多晶硅作为所述TVS管的介质电容区的下极板。所述第二预设厚度为4000A~8000A。
步骤104、用光刻胶遮挡住介质电容区和隔离槽进行光刻后,再进行多晶硅刻蚀,刻蚀完成后将光刻胶去除。只采用一次光刻,使工艺更简单。
步骤105、在所述多晶硅上采用LPCVD淀积第三预设厚度的氮化硅。可以根据淀积的氮化硅的厚度不同,得到不同的电容值的TVS管。所述第三预设厚度为600A~1000A。
步骤106、淀积3000A~7000A的层间介质层,采用接触式方法刻蚀出引线孔,在进行刻蚀时,刻蚀掉二氧化硅并在所述介质电容区保留氮化硅。
步骤107、在所述引线孔上淀积顶层金属层,将所述顶层金属层作为上极板和电极。所述顶层金属层的材质为AlCu。
在本方案中,在不改变TVS管的器件区域结构的基础上,通过改变后端工艺,通过增加和并联MIP介质电容,使TVS管的电容可以达到原TVS管电容的5倍~10倍,通过并联介质电容来减小由于PN结电容变化对TVS管所在的总电路的影响,以提高TVS管的电容稳定性。
实施例2
如图2所示,本实施例的TVS管的制作方法中的步骤101~步骤105与实施例1中的TVS管的制作方法中的步骤101~步骤105相同,不同之处在于,本实施例的TVS管的制作方法在步骤105之后还依次包括以下步骤:
S156、在所述氮化硅上淀积第五预设厚度的第一金属层后,对所述第一金属层进行光刻和刻蚀,并将所述第一金属层作为介质电容区的上极板。在刻蚀过程中,只保留介质电容区的第一金属层,所述第一金属层的材质为AlCu或TiN。所述第五预设厚度为1000A~5000A。
S106'、淀积厚度为3微米~4微米的层间介质层,通过化学机械抛光磨去厚度为0.5微米~1.5微米的层间介质层,再采用接触式刻蚀方法在所述层间介质层的所述TVS管的器件区域、所述上极板和所述下极板的上方分别刻蚀出引线孔。
S107'、淀积金属钨以填充所述引线孔,并采用化学机械抛光将其他区域的金属钨去除并在所述引线孔上淀积顶层金属层。所述顶层金属层作为TVS管的引出电极,所述顶层金属层的材质为AlCu。
在本方案中,也是通过改变后端工艺,以及通过增加和并联MIP介质电容,来提高TVS管的电容值,通过并联介质电容来减小由于PN结电容变化对TVS管所在的总电路的影响,以提高TVS管的电容稳定性。
进一步,由于本方案采用增加第一金属层,考虑到第一金属层的台阶覆盖性,因此,本方案中的层间介质层较薄,并且在对层间介质层进行化学机械抛光前,对所述层间介质层的表面进行平坦化,再采用化学机械抛光方法磨去一定厚度的层间介质层,保证了TVS管的可靠性。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式,但是本领域的技术人员应当理解,这些仅是举例说明,本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下,可以对这些实施方式做出多种变更或修改,但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种TVS管的制作方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、在所述TVS管完成前半段工艺后形成器件区域,在器件区域进行隔离槽刻蚀;
S2、在所述隔离槽内热氧化生长第一预设厚度的二氧化硅;
S3、在所述隔离槽的二氧化硅上通过化学气相淀积生长第二预设厚度的N型掺杂多晶硅以填满所述隔离槽;
S4、用光刻胶遮挡住介质电容区和隔离槽进行光刻后,再进行多晶硅刻蚀,刻蚀完成后将光刻胶去除;
S5、在所述多晶硅上采用LPCVD淀积第三预设厚度的氮化硅;
S6、淀积第四预设厚度的层间介质层,采用接触式刻蚀方法刻蚀出引线孔;
S7、在所述引线孔上淀积顶层金属层。
2.如权利要求1所述的TVS管的制作方法,其特征在于,在步骤S3中,并将具有第二预设厚度的N型掺杂多晶硅作为所述TVS管的介质电容区的下极板。
3.如权利要求2所述的TVS管的制作方法,其特征在于,在步骤S6中,在进行刻蚀时,刻蚀掉二氧化硅并在所述介质电容区保留氮化硅;
在步骤S7中,将所述顶层金属层作为上极板和电极。
4.如权利要求3所述的TVS管的制作方法,其特征在于,所述第四预设厚度为3000A~7000A。
5.如权利要求2所述的TVS管的制作方法,其特征在于,在步骤S6之前还包括以下步骤:
S56、在所述氮化硅上淀积第五预设厚度的第一金属层后,对所述第一金属层进行光刻和刻蚀,并将所述第一金属层作为介质电容区的上极板;
在步骤S6中,在淀积第四预设厚度的层间介质层后,再采用接触式刻蚀方法在所述层间介质层的所述TVS管的器件区域、所述上极板和所述下极板上方分别刻蚀出引线孔。
6.如权利要求5所述的TVS管的制作方法,其特征在于,在步骤S6中,在淀积第四预设厚度的层间介质层之后,通过化学机械抛光磨去第六预设厚度的层间介质层,再进行刻蚀。
7.如权利要求6所述的TVS管的制作方法,其特征在于,所述第一金属层的材质为AlCu或TiN,所述第四预设厚度为3微米~4微米,所述第五预设厚度为1000A~5000A,所述第六预设厚度为0.5微米~1.5微米。
8.如权利要求1所述的TVS管的制作方法,其特征在于,在步骤S1中,所述隔离槽的深度为20微米~30微米,所述隔离槽的宽度为1微米~2微米。
9.如权利要求1所述的TVS管的制作方法,其特征在于,在步骤S2中,所述第一预设厚度为400A~1000A;在步骤S3中,所述第二预设厚度为4000A~8000A;在步骤S6中,所述第三预设厚度为600A~1000A;所述顶层金属层的材质为AlCu。
10.如权利要求1所述的TVS管的制作方法,其特征在于,在步骤S7中,在所述引线孔上淀积顶层金属层之前,淀积金属钨以填充所述引线孔,并采用化学机械抛光将其他区域的金属钨去除。
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