低電容低電壓半導體過壓保護器件的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種低電容低電壓半導體過壓保護器件，芯片層包括N型襯底、在N型襯底上方和下方對稱擴散有P2基區(qū)和N型區(qū)以及發(fā)射極N型摻雜區(qū)，在發(fā)射極N型摻雜區(qū)與P2基區(qū)擴散有P1基區(qū)，所述P1基區(qū)和P2基區(qū)為P型變摻雜基區(qū)。將基區(qū)擴散分為兩次，實現(xiàn)變摻雜基區(qū)，P1基區(qū)為高濃度P型摻雜擴散，P2基區(qū)為低濃度P型摻雜擴散，從而使得PN結(jié)兩側(cè)高濃度區(qū)域面積大大縮小，保證低壓以及過壓保護功能的同時，大大減小了該PN結(jié)的寄生結(jié)電容，實現(xiàn)了低電容設(shè)計目標，工藝簡單，成本低廉。
【專利說明】
低電容低電壓半導體過壓保護器件
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實用新型涉及一種低電容過壓保護器件，具體地涉及一種低電容低電壓半導體 過壓保護器件。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著通訊/通信技術(shù)的日新月異，高清視頻、高速網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展日趨迅猛，相關(guān)設(shè)備 信號接口對低壓過壓保護器件的電容要求越來越高。
[0003] 目前主流固體放電管的縱向設(shè)計結(jié)構(gòu)，如圖1所示，一般包括雙面硼擴散和雙面磷 擴散兩個工藝。其中結(jié)電容為P基區(qū)與N型襯底以及邊緣低級穿區(qū)交界處所寄生。由于低壓 產(chǎn)品需要PN結(jié)兩端擴散都達到很高濃度，根據(jù)結(jié)電容計算公式：
，常規(guī)低壓過壓保護 器件寄生電容會非常大，通常在100PF以上，但是這個數(shù)量級的結(jié)電容在高速通訊/通信領(lǐng) 域無法滿足數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊蟆?br>[0004] 中國專利文獻CN 1851927公開了一種低電容過壓保護器件，其電容要求在30pF 以下。該裝置由發(fā)射結(jié)、集電結(jié)、引腳及引線框架的半導體器件等組成，該芯片由三個P-N 結(jié)組成雙端四層雙向?qū)ΨQ結(jié)構(gòu)，每一組自上而下依次分別摻雜為他、？2、見、？1四層。其雖然 也能滿足結(jié)電容要求在30pF以下，但是結(jié)構(gòu)還是比較復雜，制作工藝復雜，制作成本相對來 說比$父尚。 【實用新型內(nèi)容】
[0005] 針對上述存在的技術(shù)問題，本實用新型目的是:提供一種低電容低電壓半導體過 壓保護器件，將基區(qū)擴散分為兩次，實現(xiàn)變摻雜基區(qū)，P1基區(qū)為高濃度P型摻雜擴散，P2基區(qū) 為低濃度P型摻雜擴散，從而使得PN結(jié)兩側(cè)高濃度區(qū)域面積大大縮小，保證低壓以及過壓保 護功能的同時，大大減小了該PN結(jié)的寄生結(jié)電容，實現(xiàn)了低電容設(shè)計目標，工藝簡單，成本 低廉。
[0006] 本實用新型的技術(shù)方案是：
[0007] -種低電容低電壓半導體過壓保護器件，芯片層包括N型襯底、在N型襯底上方和 下方對稱擴散有P2基區(qū)和N型區(qū)以及發(fā)射極N型摻雜區(qū)，其特征在于，在發(fā)射極N型摻雜區(qū)與 P2基區(qū)擴散有P1基區(qū)，所述P1基區(qū)和P2基區(qū)為P型變摻雜基區(qū)。
[0008] 優(yōu)選的，所述P1基區(qū)為高濃度P型摻雜基區(qū)，所述P2基區(qū)為低濃度P型摻雜基區(qū)。
[0009] 優(yōu)選的，芯片層表面為金屬化電極區(qū)。
[0010] 優(yōu)選的，所述金屬化電極區(qū)包括四層，分別為鋁、鈦、鎳和銀。
[0011] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的優(yōu)點是：
[0012] 1.將基區(qū)擴散分為兩次，實現(xiàn)變摻雜基區(qū)，P1基區(qū)為高濃度P型摻雜擴散，P2基區(qū) 為低濃度P型摻雜擴散，從而使得PN結(jié)兩側(cè)高濃度區(qū)域面積大大縮小，保證低壓以及過壓保 護功能的同時，大大減小了該PN結(jié)的寄生結(jié)電容，實現(xiàn)了低電容設(shè)計目標?？梢詮V泛應(yīng)用在 高清安防設(shè)備中，具有良好的應(yīng)用前景。
[0013] 該低電容低電壓半導體過壓保護器件，結(jié)構(gòu)簡單，實現(xiàn)工藝簡單，大大降低了成 本。
【附圖說明】
[0014] 下面結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進一步描述：
[0015] 圖1為現(xiàn)有低電壓過壓保護器件的縱向結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016] 圖2為本實用新型低電容低電壓半導體過壓保護器件的縱向結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017] 圖3為本實用新型低電容低電壓半導體過壓保護器件的制備方法流程圖；
[0018] 圖4為本實用新型P1基區(qū)的擴散范圍示意圖；
[0019] 圖5為本實用新型P2基區(qū)的擴散范圍示意圖；
[0020] 圖6為本實用新型N1基區(qū)的擴散范圍示意圖；
[0021 ]圖7為本實用新型金屬化電極區(qū)的擴散范圍示意圖。
【具體實施方式】
[0022]為使本實用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明了，下面結(jié)合【具體實施方式】 并參照附圖，對本實用新型進一步詳細說明。應(yīng)該理解，這些描述只是示例性的，而并非要 限制本實用新型的范圍。此外，在以下說明中，省略了對公知結(jié)構(gòu)和技術(shù)的描述，以避免不 必要地混淆本實用新型的概念。
[0023] 實施例：
[0024] 如圖2所示，一種低電容低電壓半導體過壓保護器件，芯片層包括N型襯底1、在N型 襯底1上方和下方對稱擴散有P2基區(qū)2和N型區(qū)3以及發(fā)射極N型摻雜區(qū)4,在發(fā)射極N型摻雜 區(qū)4與P2基區(qū)2擴散有P1基區(qū)5，P1基區(qū)5為高濃度P型摻雜基區(qū)，P2基區(qū)2為低濃度P型摻雜基 區(qū)。芯片層表面為金屬化電極區(qū)6。金屬化電極區(qū)6包括四層，鋁lwii、鈦0.3_、鎳0.7_、銀 0?5um〇
[0025] 如圖3所示，本實用新型的一種低電容低電壓半導體過壓保護器件的制備方法，包 括以下步驟：
[0026] S01:在晶圓表面擴散形成雙面P1基區(qū)，所述P1基區(qū)為高濃度P型雜質(zhì)區(qū)域，該區(qū)域 電容值為CP1;
[0027] S02:擴散形成P2基區(qū)與P1基區(qū)重疊，所述P2基區(qū)為低濃度P型雜質(zhì)區(qū)域，該區(qū)域總 電容值約為CP1+CP2;
[0028] S03: N1磷區(qū)擴散，與P1基區(qū)形成低擊穿的PN結(jié)，并同時形成發(fā)射極N型摻雜。
[0029]本實用新型的過壓保護器件由擴散爐制成，使用的晶圓參數(shù)為：電阻率40~50 Q/ cm 厚度220wn±10%;
[0030]具體包括以下步驟：
[0031 ] S11:晶圓表面一次氧化，形成場氧阻擋層:爐溫1100°C、氧氣4L/min、氫氣5L/min， 形成的目標氧化層厚度為1 ? 5wii± 10%;
[0032] S12:擴散形成P1基區(qū)：在爐溫1000°C、氧氣2L/min、氮氣3L/min下進行硼源淀積， 淀積時間為30min;在爐溫1200°C、氧氣2L/min、氮氣3L/min下進行硼源推進，推進時間為 200min，使用四探針測試擴散方塊電阻為15 Q ± 10%，結(jié)深為23mi± 10%;擴散范圍如圖4所 不。
[0033]:擴散形成P2基區(qū)：在爐溫950°C、氧氣2L/min、氮氣3L/min下進行硼源淀積，淀積 時間為18min;在爐溫1200°C、氧氣2L/min、氮氣3L/min下進行硼源推進，推進時間為 500min，使用四探針測試擴散方塊電阻為50 Q ± 10%，結(jié)深20mi ± 10%;擴散范圍如圖5所示。
[0034] :N1磷區(qū)擴散:在爐溫1050°C、氧氣2L/min、氮氣3L/min、攜源氮氣lL/min下進行磷 源淀積，淀積時間為18min;在爐溫1100 °C、氧氣2L/min、氮氣3L/min下進行磷源推進，推進 時間為260min，使用四探針測試擴散方塊電阻為1 Q ± 10%，結(jié)深1 Own ± 10%;擴散范圍如圖6 所示。
[0035] :淀積金屬化層:通過離子束金屬化蒸發(fā)臺工藝淀積金屬化層。金屬化層為四層， 依次分別為鋁lwn、鈦〇. 3wn、鎳0.7wn、銀0.5mi。擴散范圍如圖7所示。
[0036] 下表為使用該設(shè)計后所制樣品的參數(shù)對比：
[0037]由上表可見，本實用新型在保證原產(chǎn)品功能及參數(shù)的基礎(chǔ)上，將寄生結(jié)電容縮小 為原來的20%左右，可以實現(xiàn)結(jié)電容目標值小于30PF。
[0038]應(yīng)當理解的是，本實用新型的上述【具體實施方式】僅僅用于示例性說明或解釋本實 用新型的原理，而不構(gòu)成對本實用新型的限制。因此，在不偏離本實用新型的精神和范圍的 情況下所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。此外， 本實用新型所附權(quán)利要求旨在涵蓋落入所附權(quán)利要求范圍和邊界、或者這種范圍和邊界的 等同形式內(nèi)的全部變化和修改例。
【主權(quán)項】
1. 一種低電容低電壓半導體過壓保護器件，芯片層包括N型襯底、在N型襯底上方和下 方對稱擴散有P2基區(qū)和N型區(qū)以及發(fā)射極N型摻雜區(qū)，其特征在于，在發(fā)射極N型摻雜區(qū)與P2 基區(qū)擴散有P1基區(qū)，所述P1基區(qū)和P2基區(qū)為P型變摻雜基區(qū)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低電容低電壓半導體過壓保護器件，其特征在于，所述P1基區(qū) 為高濃度P型摻雜基區(qū)，所述P2基區(qū)為低濃度P型摻雜基區(qū)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低電容低電壓半導體過壓保護器件，其特征在于，芯片層表面 為金屬化電極區(qū)。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的低電容低電壓半導體過壓保護器件，其特征在于，所述金屬化 電極區(qū)包括四層，分別為鋁、鈦、鎳和銀。
【文檔編號】H01L21/329GK205452296SQ201620237509
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年3月25日
【發(fā)明人】璧墊搗, 趙海
【申請人】昆山海芯電子科技有限公司