[实用新型]一种具有超深沟槽的瞬态电压抑制器结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及半导体技术领域，特别是涉一种具有超深沟槽的瞬态电压抑制器结构。

背景技术

瞬态电压抑制器（Transient Voltage Suppressor，简称TVS）是一种基于二极管形式的高性能保护器件，用来保护系统免于遭受各种形式的瞬态高压和浪涌的冲击。如图1所示，TVS 1在线路板上与被保护电路2并联。在正常工作条件下，TVS1在被保护电路2上呈现高阻抗状态。在ESD或其他形式的浪涌冲击下，TVS1能以10-12皮秒量级的速度开启，将其高阻抗变为低阻抗，吸收高达数千瓦的浪涌功率，并将两极间的电压箝位于一个预定值，有效地保护电子线路中的精密元器件免受ESD和各种形式的浪涌脉冲的损坏。由于它具有响应时间快、瞬态功率大、箝位电压低、漏电流低等优点，目前已广泛应用于交/直流电源、计算机系统、平板电脑、智能手机、家用电器、通信设备、安防、汽车和工业仪器仪表等各个领域。

然而，现有的TVS器件大多是一个平面二极管结构（如图2所示），平面TVS能够承受的流过器件的瞬态电流和其结面积成正比。因此，为了能够承受千瓦级的浪涌功率，平面TVS芯片的尺寸需要做得很大。因此这种平面结构不仅使器件的反向漏电流难以做得很低，同时也增加的芯片的成本。当今的电子设备对TVS器件的性能（如浪涌能力、漏电流等）有很高的要求，尺寸也是越小越好。而传统的平面TVS无法将千瓦级的大功率TVS芯片从传统的DO-214AA（SMB）和DO-214AB（SMC）封装转移到更小的封装如DO-214AC（SMA）或其他形式的封装（SOD封装和DFN封装）里。

因此，在本领域内，急需一种可以在更小的芯片尺寸上承载更大的浪涌功率（千瓦级）或两用功率的TVS器件。

实用新型内容

本实用新型提供一种具有超深沟槽的瞬态电压抑制器结构，具体而言是，一种具有超深沟槽(Ultra-deep Trench，简称UDT)的率瞬态电压抑制器（Transient Voltage Suppressor，简称TVS）结构。

本实用新型所揭示的一种具有超深沟槽的瞬态电压抑制器结构，其包含一具有第一导电类型（P型或N型）的掺杂硅衬底，在所述掺杂硅衬底表面设置有一系列密排的超深沟槽。

优选地，所述掺杂硅衬底的掺杂浓度为1E13/cm3到1E18/cm3。

优选地，所述超深沟槽的高宽比为10:1到60:1。

优选地，所述超深沟槽的间距为1到5微米。

优选地，所述超深沟槽的开口为1到5微米。

优选地，所述超深沟槽的深度为10微米到60微米。

优选地，所述超深沟槽中填充有第二导电类型（N型或P型）的自掺杂多晶硅。

优选地，所述自掺杂多晶硅的电阻率为0.002-0.020 Ohm.cm。本实用新型的有益效果是：本实用新型提出一种新型的具有超深沟槽的瞬态电压抑制器结构，其通过超深沟槽刻蚀和掺杂多晶硅的填充，并经过高温推进形成一个立体的具有第二导电类型的扩散掺杂区域，与具有第一导电类型的晶圆掺杂硅衬底形成一个纵向结构的PN结。该纵向结构的PN结的结面积由侧面积和底面积所组成。而纵向结构的PN结的结面积可以通过沟槽刻蚀的深度来增加，因此这种具有纵向PN结的TVS二极管结构可以在更小的芯片尺寸上承受更大的浪涌功率（千瓦级）或浪涌电流, 这是平面PN结所无法实现的。这种新型的大功率TVS二极管可以通过IEC 61000-4-2（ESD）、61000-4-4（EFT）和61000-4-5（Surge）等多项国际电工委员会（IEC）标准，可以广泛的应用在通讯、安防、工业、电器电气设备的保护上。本实用新型的另外一个重要优势是能将器件尺寸减小，在当今的电子设备小型化的趋势下变得越来越重要。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1是瞬态电压抑制器二极管的工作示意图；

图2是现有的瞬态电压抑制器结构示意图；

图3是本实用新型具有超深沟槽的瞬态电压抑制器结构的器件结构示意图；

图4是本实用新型具有超深沟槽的瞬态电压抑制器结构的制造方法的工艺流程步骤一的示意图；

图5是本实用新型具有超深沟槽的瞬态电压抑制器结构的制造方法的工艺流程步骤二的示意图；