[发明专利]一种基于晶闸管结构的浪涌保护阵列及制造方法

权利要求书

1.一种基于晶闸管结构的浪涌保护阵列，其特征在于，包括P型衬底(1)、N型扩散区(4)和电压调制区(10)；

所述P型衬底(1)的左侧设有第一N型隔离区(2)，所述P型衬底(1)的右侧设有第二N型隔离区(3)；

所述P型衬底(1)底部中心设有N型扩散区(4)，所述P型衬底(1)底部左侧设有第一P型扩散区(5)，所述P型衬底(1)底部右侧设有第二P型扩散区(6)；

所述P型衬底(1)上部中心设有第一N型区(7)，所述P型衬底(1)上部左侧设有第二N型区(8)、所述P型衬底(1)上部右侧设有第三N型区(9)；

所述P型衬底(1)上部右侧设有的电压调制区(10)，所述电压调制区(10)与第一N型区(7)右侧接触连接，所述第二N型区(8)内部设有第一P型区(11)和第五N型区(15)，所述第三N型区(9)内部设有的第二P型区(12)和第四N型区(14)、所述第一N型区(7)内部设有第三P型区(13)；

所述P型衬底(1)内部上表面左侧设有第六N型区(16)、所述P型衬底(1)内部上表面右侧设有第七N型区(17)；

所述P型衬底(1)上表面左侧设有第一金属层(19)、所述P型衬底(1)上表面右侧设有第二金属层(20)、所述P型衬底(1)上表面中部设有第三金属层(21)，所述第一金属层(19)、第二金属层(20)和第三金属层(21)间隙部分设有第一绝缘层(18)；

所述P型衬底(1)下表面中部设有第四金属层(23)，所述第四金属层(23)两侧设有第二绝缘层(22)；

所述第一金属层(19)与第一电极(25)连接，所述第二金属层(20)与第二电极(27)连接，所述第三金属层(21)第三电极(26)连接，所述第四金属层(23)与第四电极(24)连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于晶闸管结构的浪涌保护阵列，其特征在于，所述第一N型隔离区(2)与第二N型隔离区(3)的宽度均为50-100μm。

3.根据权利要求1所述的一种基于晶闸管结构的浪涌保护阵列，其特征在于，所述上表面的第三P型区(13)与第一N型区(7)、P型衬底(1)和N型扩散区(4)构成pnpn晶闸管结构用于泄放浪涌电流。

4.根据权利要求3所述的一种基于晶闸管结构的浪涌保护阵列，其特征在于，所述晶闸管击穿电压由电压调制区(10)的浓度进行调节。

5.一种基于晶闸管结构的浪涌保护阵列的制造方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤S1，衬底准备

选择P型硅单晶片，厚度为260±5μm；

步骤S2，抛光

采用化学机械抛光方法将硅单晶片抛光到厚度为200±5μm；

步骤S3，氧化

采用氢氧合成方法在硅片上表面生长出第一绝缘层(18)，在硅片下表面生长出第二绝缘层(22)，氧化温度为1100-1150℃，氧化时间为5-10h，氧化层厚度为1.5-1.8μm；

步骤S4，N型隔离区光刻

利用隔离区光刻版，采用双面光刻机对硅片的上下两面同时光刻，形成隔离区窗口；

步骤S5，N型隔离区扩散

采用三氯氧磷液态源扩散方法，先对硅片两面隔离区窗口同步进行磷预沉积扩散掺杂，预沉积温度为1130-1170℃，预沉积时间为2h-6h，扩散方块电阻为0.1-0.5Ω/□，经过长时间的再扩散推结使得两面的磷扩散区连在一起形成第一N型隔离区(2)与第二N型隔离区(3)，再扩散温度为1270±5℃，时间为80h-140h；

步骤S6，背面N+区光刻

利用背面N+区光刻版在硅片的下表面形成N+区扩散窗口；

步骤S7，背面N+区扩散

采用三氯氧磷液态源扩散方法，在硅片下表面的阳极N+区扩散窗口进行磷扩散掺杂，预沉积温度为1100-1150℃，预沉积时间为2h-3h，扩散方块电阻为0.5-0.8Ω/□，再扩散温度为1250±5℃，时间为10h-12h；

步骤S8，正面N阱区光刻

利用正面N阱区光刻版在硅片的上表面形成N区扩散窗口；

步骤S9，正面N阱区掺杂

采用离子注入工艺，进行N阱区掺杂，注入磷，能量为80-120keV，剂量为8e12-5e13cm^-2，离子注入后进行再扩推进，推进温度为1250±5℃，时间为10h-15h；

步骤S10，正面N型基区光刻

利用正面基区光刻版在硅片的上表面形成N区扩散窗口；

步骤S11，正面N基区掺杂

采用离子注入工艺，进行N基区掺杂，注入磷，能量为80-100keV，剂量为1e14-1e15cm^-2，离子注入后进行再扩推进，推进温度为1250±5℃，时间为20h-30h；

步骤S12，正面电压调制区光刻

利用正面电压调制区光刻版在硅片的上表面形成扩散窗口；

步骤S13，电压调制区(10)掺杂

采用离子注入工艺，进行电压调制区(10)掺杂，注入硼，能量为80-100keV，剂量为4e14-5e15cm^-2，离子注入后进行再扩推进，推进温度为1200±5℃，时间为2h-4h；

步骤S14，双面P型区光刻

上表面用正面P区版，下表面背面P区版，在硅片的上、下表面形成P区扩散窗口；

步骤S15，双面P区掺杂

采用离子注入工艺，进行P区掺杂，双面注入硼，能量为50-80keV，剂量为8e14-3e15cm^-2，离子注入后进行再扩推进，推进温度为1200±5℃，时间为1h-1.5h；

步骤S16，正面N+区光刻

利用正面N+区光刻版在硅片的上表面形成N+区扩散窗口；

步骤S17，正面N+区掺杂

采用离子注入工艺，进行N+区掺杂，注入磷，能量为30-60keV，剂量为1e15-5e15cm^-2，离子注入后进行再扩推进，推进温度为1000±5℃，时间为1h-2h；

步骤S18，引线孔光刻

利用光刻原理在硅片的上、下表面形成金属欧姆接触窗口；

步骤S19，蒸铝

在硅片的上表面蒸发一层厚度为5±2μm的金属铝层；

步骤S20，铝反刻

利用光刻原理在硅片的上表面形成金属铝电极区；

步骤S21，背面金属化

在硅片的下表面蒸发一层钛镍银复合金属层，厚度分别为钛层镍层银层并进行合金，温度为420±5℃，时间为30-45min，从而形成第一金属层(19)、第二金属层(20)、第三金属层(21)和第四金属层(23)。