專利名稱：一種esd保護器件及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，尤其涉及一種ESD保護器件及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著集成電路工藝的不斷發(fā)展，晶體管尺寸已經(jīng)縮減到亞微米甚至深亞微米階段。器件物理尺寸的減小，大大提高了電路的集成度，但是高集成度器件的可靠性問題也隨之而來。ESD (靜電放電)就是引起電子設(shè)備與元器件失效的最主要原因之一。這主要是因為隨著元器件尺寸的縮小，MOS元件的柵極氧化層厚度逐漸變薄，這種變化雖然可以大幅度提高電路的工作效率，但是卻使電路變得更加脆弱，從而在受到靜電沖擊時，電路很容易失效。 為了解決由于ESD造成的電子設(shè)備與元器件的可靠性問題，集成電路中必須加入具有高性能、高耐受力的ESD保護器件。ESD保護器件一般配置在電路的信號線路與接地端之間，在電路正常工作狀態(tài)下，ESD保護器件兩端被中間的介質(zhì)層隔開，呈現(xiàn)出高阻狀態(tài)，信號不會通過ESD保護器件而流入接地端。當電路受到ESD影響時，例如人皮膚上的靜電施加在電路上時，電路中出現(xiàn)一個很大的電壓值，大電壓的產(chǎn)生使得ESD保護器件兩端出現(xiàn)大的電勢差，此時ESD保護器件被擊穿，由高阻狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)，這樣就將靜電導(dǎo)入到接地端，避免了工作電路因為電壓過大造成的損壞。在靜電導(dǎo)出后，ESD保護器件兩端的電勢差也隨之消失，ESD保護器件又回到高阻狀態(tài)。傳統(tǒng)的ESD保護器件的制作方法流程如圖Ia至If所示。如圖Ia所示，選取半導(dǎo)體襯底1，所述半導(dǎo)體襯底I上有其保護作用的氮化硅層2。如圖Ib所示，在所述氮化硅層2上開槽，使所述半導(dǎo)體襯底I裸露出來。如圖Ic所示，對所述半導(dǎo)體襯底I的裸露出來的部分進行刻蝕，使所述半導(dǎo)體襯底I在所述裸露出來的部分中形成溝槽。如圖Id所示，使用氧化工藝在所述半導(dǎo)體襯底I的所述溝槽的內(nèi)壁和底部上形成氧化層3，所述氧化層3主要起絕緣的作用。如圖Ie所示，在所述半導(dǎo)體襯底I的溝槽中填充多晶硅4，所述多晶硅4將該溝槽填滿。如圖If所不,將所述氮化娃層2以及露出所述半導(dǎo)體襯底I的表面的多晶娃4去除。這樣，就能夠利用所述多晶硅4制作PN結(jié)二極管，所述PN結(jié)二極管為ESD保護器件。隨著當前高速信號傳輸?shù)膽?yīng)用越來越多，ESD保護器件自身的寄生電容越大對高速信號傳輸所造成的信號失真、損耗影響也就越大。由于根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的此類ESD保護器件是利用PN結(jié)的反向擊穿原理來達到靜電保護的目的的，其采用的是半導(dǎo)體制作工藝，因此此類ESD保護器件往往要用較高的制造成本才能達到超小寄生電容容值與漏電流電流值(例如，實現(xiàn)小于O. 2pf的寄生電容容值和小于IOOnA的漏電流流值)。此外通過此類ESD保護器件的電流過大時，可能會造成ESD器件炸裂而形成開路現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中ESD保護器件的上述缺陷，提供一種能夠克服上述缺陷的ESD保護器件及其制備方法。本發(fā)明提供一種ESD保護器件，該ESD保護器件包括第一覆銅板CCL襯底,所述第一 CCL襯底由第一核層(22)和分別位于所述第一核層(22)相對立的兩側(cè)上的第一銅層(21)和第二銅層(23)構(gòu)成；在所述第二銅層(23)中形成并延伸到所述第一核層(22)中的第一溝槽；填充在所述第一溝槽中的漿料層(29);以及覆蓋在所述第二銅層(23)上的第一樹脂層(24)。 本發(fā)明還提供一種制備ESD保護器件的方法，包括提供第一覆銅板CCL襯底，所述第一 CCL襯底由第一核層(22)和分別位于所述第一核層(22)相對立的兩側(cè)上的第一銅層(21)和第二銅層(23)構(gòu)成；在所述第二銅層(23)中形成延伸到所述第一核層(22)中的第一溝槽；在所述第一溝槽中以及所述第二銅層(23)的表面上形成第一樹脂層(24)；在所述第一樹脂層(24)上形成保護層(31)；去除所述第一溝槽中及該第一溝槽上方部分的所述第一樹脂層(24)和所述保護層(31)以形成第二溝槽；在所述第二溝槽中和所述保護層(31)上形成漿料層(29);以及去除位于所述第一樹脂層(24)上的所述保護層(31)和所述漿料層(29)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點首先，制備根據(jù)本發(fā)明的ESD保護器件可以采用現(xiàn)有成熟度高的PCB或封裝基板加工工藝，而非半導(dǎo)體加工工藝，使根據(jù)本發(fā)明的ESD保護器件的加工難度降低、制造成本降低，提高根據(jù)本發(fā)明的ESD保護器件的可制造性；其次，根據(jù)本發(fā)明的ESD保護器件在PCB或封裝基板結(jié)構(gòu)中結(jié)合了具備特殊功能的漿料，在正常工作電壓下，漿料保持高阻狀態(tài)，當電壓超過觸發(fā)電壓時漿料變成低阻狀態(tài)以實現(xiàn)靜電保護，而漿料與PCB或封裝基板結(jié)構(gòu)本身具備極低的寄生電容與漏電流，因此根據(jù)本發(fā)明的ESD保護器件的電容、漏電流與現(xiàn)有ESD保護器件的電容、漏電流相比均減小了(例如，根據(jù)本發(fā)明的ESD保護器件能夠?qū)崿F(xiàn)小于O. 2pf的寄生電容容值和小于IOOnA的漏電流流值)，這對降低高頻/高速電路的信號失真與損耗、降低電路功耗、提高電路的工作效率具有重要的意義；第三，根據(jù)本發(fā)明的ESD保護器件中引入了樹脂材料，降低了所述ESD保護器件的第二、第三溝槽加工難度，提高了所述ESD保護器件的可制造性，降低了制造成本，使根據(jù)本發(fā)明的ESD保護器件在市場競爭中更加具有潛力。


圖Ia至If示出了現(xiàn)有ESD保護器件的制作方法的流程圖，其中所示的為各個流程中ESD保護器件的截面圖；圖2a、2b和2c分別是根據(jù)本發(fā)明實施方式的ESD保護器件的剖面圖、俯視圖和仰視圖；圖3a至3g為制備根據(jù)本發(fā)明的ESD保護器件的下體部分的流程圖，其中所示的為各個流程中下體部分的截面圖；圖4a至4e為制備根據(jù)本發(fā)明的ESD保護器件的上體部分的流程圖，其中所示的為各個流程中上體不同的截面圖；圖5為根據(jù)本發(fā)明的ESD保護器件陣列的截面圖；以及圖6a、6c、6d為從ESD保護器件陣列中獲得單個ESD保護器件的流程圖，圖6b是圖6a的俯視圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖來詳細描述根據(jù)本發(fā)明的ESD保護器件的結(jié)構(gòu)及其制備方法。如圖2a所示，根據(jù)本發(fā)明一種實施方式的ESD保護器件包括第一覆銅板CCL襯底，所述第一 CCL襯底由第一核層22和分別位于所述第一核層22相對立的兩側(cè)上的第一 銅層21和第二銅層23構(gòu)成；在所述第二銅層23中形成并延伸到所述第一核層22中的第一溝槽；填充在所述第一溝槽中的漿料層29 ;以及覆蓋在所述第二銅層23上的第一樹脂層24。上述結(jié)構(gòu)形成了根據(jù)本發(fā)明實施方式的ESD保護器件的下體部分。為了能夠?qū)Ω鶕?jù)本發(fā)明實施方式的ESD保護器件的下體部分進行保護，根據(jù)本發(fā)明實施方式的ESD保護器件還包括上體部分，其中上體部分包括第二 CCL襯底，所述第二CCL襯底由第二核層27和位于所述第二核層27的一側(cè)上的第三銅層28構(gòu)成；覆蓋在所述第二核層27的與所述第三銅層28所處的一側(cè)相對立的一側(cè)上的第二樹脂層26 ;在所述第二樹脂層26中形成并延伸到所述第二核層27中的第二溝槽。將所述上體部分中的所述第二樹脂層26與所述下體部分中的第一樹脂層24相接觸，將所述第一銅層21和所述第三銅層28各自中的部分銅層移除，并使所述第一銅層21、所述第二銅層23以及所述第三銅層28的分別位于所述第二溝槽同一側(cè)的部分彼此電連接以分別形成所述ESD保護器件的引出電極，就形成了能夠?qū)崿F(xiàn)對所述下體部分進行保護的完整ESD保護器件。圖2b和圖2c分別是圖2a所示的ESD保護器件的俯視圖和仰視圖。在根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，在所述第二樹脂層26與所述第一樹脂層24之間還形成有粘結(jié)層25，這樣有利于ESD保護器件的上體部分與下體部分之間的密封性。在根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實施方式中，所述漿料層29是含有導(dǎo)電粒子和非導(dǎo)電粒子的混合漿料層。下面描述根據(jù)本發(fā)明的ESD保護器件的制備方法。圖3a至3g是根據(jù)本發(fā)明的ESD保護器件的下體部分的制備流程。首先，在圖3a中提供第一覆銅板CCL襯底，所述第一 CCL襯底由第一核層22和分別位于所述第一核層22相對立的兩側(cè)上的第一銅層21和第二銅層23構(gòu)成，所述第一核層22的材料可以是環(huán)氧類、酚醛類、BT、PI、PET、PP0等樹脂類絕緣材料。然后，在圖3b中，在所述第二銅層23中形成延伸到所述第一核層22中的第一溝槽。其中，該第一溝槽可以采用機械加工工藝形成，例如采用劃片刀來切槽從而形成第一溝槽。之后，在圖3c中，在所述第一溝槽中以及所述第二銅層(23)的表面上形成第一樹脂層24。其中，第一樹脂層24可以通過壓合或印刷樹脂材料來形成。之后，在圖3d中，在所述第一樹脂層24上形成保護層31，該保護層31可以通過壓合或印刷工藝形成，而且該保護層31優(yōu)選具有可剝離性。
之后，在圖3e中，去除所述第一溝槽中及該第一溝槽上方部分的所述第一樹脂層24和所述保護層31以形成第二溝槽，其中，可以通過對第一樹脂層24和保護層31進行部分刻蝕的方式形成第二溝槽，例如采用激光鉆孔(laser drill)的方式進行刻蝕。之后，在圖3f中，在所述第二溝槽中和所述保護層(31)上形成漿料層29，其中可以選用印刷工藝進行填充，而且所述漿料層29可以溢出第二溝槽并覆蓋到保護層31上，從而形成漿料層29。其中，所述漿料層29所選用的漿料可以是是含有導(dǎo)電粒子和非導(dǎo)電粒子的混合漿料。之后，在圖3g中，去除位于所述 第一樹脂層24上的所述保護層31和所述漿料層29。其中，可以通過剝離的方式來去除保護層31和漿料層29。至此，根據(jù)本發(fā)明的ESD保護器件的下體部分就制備完成了。根據(jù)本發(fā)明的ESD保護器件的上體部分的制備流程如圖4a至4e所示。首先，在圖4a中，提供第二 CCL襯底，所述第二 CCL襯底由第二核層27和分別位于所述第二核層27相對立的兩側(cè)上的第三銅層28和第四銅層40構(gòu)成。然后，在圖4b中，去除所述第四銅層40，其中可以采用刻蝕工藝(例如，酸腐蝕工藝)來去除第四銅層40。之后，在圖4c中，在所述第二核層27的去除了所述第四銅層40的表面上覆蓋第二樹脂層26，其中可以通過壓合或印刷工藝來形成第二樹脂層26。之后，在圖4d中，在第二樹脂層26中形成粘結(jié)層25，其中可以采用壓合或印刷工藝來形成粘結(jié)層25，而且該步驟是可選的，其目的是為了后續(xù)使根據(jù)本發(fā)明的ESD保護器件的上體部分與下體部分更好地密封。之后，在圖4e中，在所述弟_■樹脂層26和粘結(jié)層25(若不執(zhí)彳丁圖4d的步驟，則無粘結(jié)層25)中形成延伸到所述第二核層27中的第三溝槽，其中可以通過刻蝕的方式(例如激光鉆孔)形成第三溝槽。至此，根據(jù)本發(fā)明的ESD保護器件的上體部分就制備完成了。在根據(jù)本發(fā)明的ESD保護器件的上體部分和下體部分制備完成之后，就可以通過例如壓合的方式使所述第二樹脂層26 (形成粘結(jié)層25的情況下，為粘結(jié)層25)與所述第一樹脂層24相接觸，從而得到根據(jù)本發(fā)明的ESD保護器件的整體結(jié)構(gòu)。但是為了使根據(jù)本發(fā)明的ESD保護器件能夠工作，還需要將所述第一銅層21和所述第三銅層28各自中的部分銅層移除，并使所述第一銅層21、所述第二銅層23以及所述第三銅層28的分別位于所述第三溝槽同一側(cè)的部分彼此電連接(如圖2a所示那樣)以分別形成所述ESD保護器件的引出電極。在制備根據(jù)本發(fā)明的ESD保護器件時，通常是先形成ESD保護器件陣列(如圖5示出了多個ESD保護器件陣列的截面圖)，并然后將陣列中的每個ESD保護器件分離以獲得單個的ESD保護器件。從ESD保護器件陣列中獲得單個ESD保護器件的流程一般為在ESD保護器件之間開孔(如圖6a的截面圖所示)，其中可以采用機械加工工藝完成開孔，圖6b是圖6a所示ESD保護器件陣列的俯視圖；在所述開孔中沉銅30 (除了銅之外，其他能夠進行電氣連接的材料也是可以的)，并對所述沉銅進行電鍍從而使第一銅層21、第二銅層23和第三銅層28連接在一起(如圖6c的截面圖所示)，另外，還可以在第一銅層21和第三銅層28上沉銅并進行電鍍以使第一銅層21和第三銅層28變厚，以提高互連的可靠性J^ESD保護器件中的第一銅層21和第三銅層28進行蝕刻，以使第一銅層21和第三銅層28分別形成斷開的兩部分，從而形成ESD保護器件的兩個引出電極(如圖6d的截面圖所示)；對ESD保護器件陣列進行切割，得到如圖2a所示的單個ESD保護器件，其中可以采用機械加工工藝完成切割。 以上僅結(jié)合本發(fā)明的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明進行了描述，但是在不背離本發(fā)明精神和范圍的情況下，能夠?qū)Ρ景l(fā)明做出各種修改和變形。
權(quán)利要求
1.一種ESD保護器件，該ESD保護器件包括 第一覆銅板CCL襯底,所述第一 CCL襯底由第一核層(22)和分別位于所述第一核層(22)相對立的兩側(cè)上的第一銅層(21)和第二銅層(23)構(gòu)成； 在所述第二銅層(23)中形成并延伸到所述第一核層(22)中的第一溝槽； 填充在所述第一溝槽中的漿料層(29);以及 覆蓋在所述第二銅層(23 )上的第一樹脂層(24 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ESD保護器件，該ESD保護器件還包括 第二 CCL襯底，所述第二 CCL襯底由第二核層(27)和位于所述第二核層(27)的一側(cè)上的第三銅層(28)構(gòu)成； 覆蓋在所述第二核層(27)的與所述第三銅層所處的一側(cè)相對立的一側(cè)上的第二樹脂層(26)； 在所述第二樹脂層(26)中形成并延伸到所述第二核層(27)中的第二溝槽；以及所述第二樹脂層(26)與所述第一樹脂層(24)相接觸，所述第一銅層(21)和所述第三銅層(28)各自中的部分銅層被移除，且所述第一銅層(21)、所述第二銅層(23)以及所述第三銅層(28)的分別位于所述第二溝槽同一側(cè)的部分彼此電連接以分別形成所述ESD保護器件的引出電極。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ESD保護器件，其中，在所述第二樹脂層(26)與所述第一樹脂層(24 )之間還形成有粘結(jié)層(25 )。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3中任一項權(quán)利要求所述的ESD保護器件，其中，所述漿料層(29)是含有導(dǎo)電粒子和非導(dǎo)電粒子的混合漿料層。
5.一種制備ESD保護器件的方法,包括 提供第一覆銅板CCL襯底,所述第一 CCL襯底由第一核層(22)和分別位于所述第一核層(22 )相對立的兩側(cè)上的第一銅層(21)和第二銅層(23 )構(gòu)成； 在所述第二銅層(23)中形成延伸到所述第一核層(22)中的第一溝槽； 在所述第一溝槽中以及所述第二銅層(23)的表面上形成第一樹脂層(24)； 在所述第一樹脂層(24)上形成保護層(31)； 去除所述第一溝槽中及該第一溝槽上方部分的所述第一樹脂層(24)和所述保護層(31)以形成第二溝槽； 在所述第二溝槽中和所述保護層(31)上形成漿料層(29);以及 去除位于所述第一樹脂層(24 )上的所述保護層(31)和所述漿料層(29 )。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，該方法還包括 提供第二 CCL襯底，所述第二 CCL襯底由第二核層(27)和分別位于所述第二核層(27)相對立的兩側(cè)上的第三銅層(28)和第四銅層構(gòu)成； 去除所述第四銅層； 在所述第二核層(27)的去除了所述第四銅層的表面上覆蓋第二樹脂層(26)； 在所述第二樹脂層(26)中形成延伸到所述第二核層(27)中的第三溝槽； 使所述第二樹脂層(26)與所述第一樹脂層(24)相接觸；以及將所述第一銅層(21)和所述第三銅層(28)各自中的部分銅層移除，并使所述第一銅層(21)、所述第二銅層(23)以及所述第三銅層(28)的分別位于所述第三溝槽同一側(cè)的部分彼此電連接以分別形成所述ESD保護器件的引出電極。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，在在所述第二核層(27)的去除了所述第四銅層的表面上覆蓋第二樹脂層(26)之后，該方法還包括 在所述第二樹脂層(26 )上覆蓋粘結(jié)層(25 )，并之后在所述第二樹脂層(26 )和所述粘結(jié)層(25)中形成延伸到所述第二核層(27)中的第三溝槽，并之后使所述粘結(jié)層(25)與所述第一樹脂層(24)相接觸。
8.根據(jù)權(quán)利要求5至7中任一項權(quán)利要求所述的方法，其中，所述漿料層(29)是含有導(dǎo)電粒子和非導(dǎo)電粒子的混合漿料層。
9.根據(jù)權(quán)利要求5至7中任一項權(quán)利要求所述的方法，其中，通過激光鉆孔工藝形成所述溝槽。
10.根據(jù)權(quán)利要求5至7中任一項權(quán)利要求所述的方法，其中，所述第一樹脂層(24)、所述第二樹脂層(26)和所述保護層(31)通過壓合或印刷工藝形成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種ESD保護器件及其制備方法。該ESD保護器件包括第一覆銅板CCL襯底，第一CCL襯底由第一核層和分別位于第一核層相對立的兩側(cè)上的第一銅層和第二銅層構(gòu)成；在第二銅層中形成并延伸到第一核層中的第一溝槽；填充在第一溝槽中的漿料層；以及覆蓋在第二銅層上的第一樹脂層。
文檔編號H01L27/02GK102867822SQ20121034164
公開日2013年1月9日 申請日期2012年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月14日
發(fā)明者黃冕 申請人:深圳中科系統(tǒng)集成技術(shù)有限公司