专利名称：可改变耐压的瞬态电压抑制器的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种可改变耐压的瞬态电压抑制器的制造方法，尤其涉及一种应用于瞬态电 压抑制器的可改变耐压的瞬态电压抑制器的制造方法。
背景技术：
在电子装置中，常因突波而破坏电子装置的控制电路，导致控制电路丧失功能，严重时 更有可能引起触电以及电器短路而失火，进而危害到使用者的人身安全，因此电子装置中多 会设置可抑制突波的元件，以保护控制电路不受到影响。
而瞬态电压抑制器(TransientVoltageSuppressor， TVS)即为一种具有抑制突波功能 的元件，其为二极管结构，因此可利用二极管的非线性欧姆特性，当稳定电压输入控制电路 时，瞬态电压抑制器对控制电路呈现高阻抗状态。而当输入的电压瞬间升高而出现突波时， 由于电压的急速增加，使得瞬态电压抑制器的阻抗值迅速下降，并形成短路状态，进而提供 一低阻抗路径，因此突波电压的电流可被导离而不影响控制电路，达到了保护控制电路的功 效。
图1为曾纳二极管的电压-电流特性曲线图。
由于瞬态电压抑制器的工作原理与曾纳二极管类似，因此举例来说瞬态电压抑制器的特 性曲线图可如图l所示，其中输入电压小于5伏特时为场发射区域，输入电压介于5伏特和7. 5 伏特之间时属于过渡区域，而输入电压8伏特时，则为瞬态电压抑制器的崩溃电压。
由图1可知，当瞬态电压抑制器的输入电压大于8伏特时，可以稳定地产生大量输出电流 ，而当瞬态电压抑制器的输入电压小于8伏特时，由于场发射效应的影响，使得瞬态电压抑 制器的阻抗值变化不稳定而产生了漏电流。
此外，根据市面上瞬态电压抑制器的规格书中所载，瞬态电压抑制器分别应用于过渡区 域与崩溃电压时，其间之漏电流数值有高达到200至500倍的差异，如此使得瞬态电压抑制器 应用于低电压的过渡区域时产生信赖性不佳及额定消耗功率过高的缺点，进而导致瞬态电压 抑制器不适合应用于低电压的电子装置。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种信赖性好、额定消耗功率低、适合应用于低电压电子装置的可改变耐压的瞬态电压抑制器的制造方法。 本发明是通过以下技术方案来实现的
一种可改变耐压的瞬态电压抑制器的制造方法，包含以下步骤
(1) 提供基板基板具有一对以驱入扩散的方式形成于基板两侧的深度掺杂层，所述 的深度掺杂层分别为第一型深度掺杂层和第二型深度掺杂层，第一型深度掺杂层与第二型深 度掺杂层之间形成有第一原始基板层；
(2) 图案化基板对第二型深度掺杂层和第一型原始基板层进行蚀刻，蚀刻的深度为 穿透第二型深度掺杂层，并至少在第一型原始基板层上形成沟槽，用以降低线性阻抗；
(3) 清洗基板首先在蚀刻溶液中浸泡基板，所述的蚀刻溶液由氢氟酸和去离子水以 第一溶液体积比组成，然后用混合酸溶液清洗基板，所述的混合酸由硝酸、氢氟酸和醋酸溶 液以第二溶液体积比组成，最后用王水溶液浸泡基板，王水溶液由硝酸、盐酸和去离子水以 第三溶液体积比组成，使基板表面氧化层完全清除；
(4) 热处理基板首先在氮气环境下以第一温度热处理3分钟，然后在氮气、含氯气体 和氧气的混合气体环境下以第二温度热处理17分钟，再在氮气、含氯气体和氧气的混合气体 环境下以第三温度热处理90分钟，然后在氮气和氧气的混合气体环境下以第四温度热处理2 分钟，最后在氮气环境下以第五温度热处理10秒中，最终在所述的沟槽表面形成氧化绝缘层
(5) 形成一对金属电极对基板进行金属化处理，在第一型深度掺杂层和第二型深度 掺杂层的表面形成一对金属电极，上述的氧化绝缘层裸露于所形成的金属电极之外。
所述的第一型深度掺杂层为N型深度掺杂层、第二型深度掺杂层为P型深度掺杂层、第一 型原始基板层为N型原始基板层。
所述的第一型深度掺杂层为P型深度掺杂层、第二型深度掺杂层为N型深度掺杂层、第一 型原始基板层为P型原始基板层。
所述的第一溶液体积比为l: 4，第二溶液体积比为12: 1: 6，第三溶液体积比为2: 6:16。
所述的第一温度为80(TC，第二温度为95(TC，第三温度为100(TC 120(TC，第四温度为 1000。C 1200。C，第五温度为800。C。
所述的含氯气体为二氯乙烯气体，二氯甲烷气体，氯化氢气体中之任一种气体。 所述的金属电极的材质为金、镍中任一种。
本发明的有益效果是通过改变热处理的温度形成不同厚度的氧化层，以改变瞬态电压抑制器的耐压，进而降低瞬态电压抑制器应用于低电压的漏电流；由于瞬态电压抑制器应用 于低电压时漏电流获得改善，所以可达到增加瞬态电压抑制器于低电压应用时的信赖性及降 低额定消耗功率的功效。
图1为曾纳二极管的电压-电流特性曲线图2为本发明一实施例可改变耐压的瞬态电压抑制器的制造方法流程图3为本发明一实施例的基板剖视图4为本发明一实施例具有沟槽的基板剖视图5为本发明一实施例清洗基板步骤的流程图6为本发明一实施例热处理基板步骤的流程图7为本发明一实施例具有氧化绝缘层的基板剖视图8为本发明一实施例瞬态电压抑制器的剖视图。
10基板 11第一型深度掺杂层 12第二型深度掺杂层
13第一型原始基板层14沟槽 15氧化绝缘层
16金属电极
具体实施例方式
下面将结合附图，详细说明本发明的
具体实施例方式
图2为本发明一实施例可改变耐压的瞬态电压抑制器的制造方法的流程图。图2为本发明 一实施例可改变耐压的瞬态电压抑制器的制造方法流程图；图3为本发明一实施例的基板剖 视图；图4为本发明一实施例具有沟槽的基板剖视图；图5为本发明一实施例清洗基板步骤的 流程图；图6为本发明一实施例热处理基板步骤的流程图；图7为本发明一实施例具有氧化绝 缘层的基板剖视图；图8为本发明一实施例瞬态电压抑制器的剖视图。
如图2所示 一种可改变耐压的瞬态电压抑制器的制造方法S100，包括下列步骤(1) 提供基板，如步骤S10; (2)图案化基板，如步骤S20; (3)清洗基板，如步骤S30; (4) 热处理基板S40;(5)形成一对金属电极，如步骤S50。
其中，提供基板，如步骤SIO，如图3所示基板10可为一硅基板，分别于基板10的两侧 以驱入扩散(drive-in diffusion)方式形成一对深度掺杂层。而使用具有深度掺杂层的基 板10制作瞬态电压抑制器可具有较低的线性阻抗，因此可达到降低额定消耗功率的功效。又 基板10的深度掺杂层包括第一型深度掺杂层11及第二型深度掺杂层12，且第一型深度掺杂层 11和第二型深度掺杂层12之间又形成有第一型原始基板层13。举例来说，当瞬态电压抑制器应用于抑制负突波时，第一型深度掺杂层11可以为N型深 度掺杂层，第二型深度掺杂层12可以为P型深度掺杂层，而第一型原始基板层13便为N型原始 基板层。相反地，当第一型深度掺杂层11为P型深度掺杂层时，瞬态电压抑制器可应用于抑 制正突波，此时第二型深度掺杂层12则可以为N型深度掺杂层，而第一型原始基板层13则为P 型原始基板层。
图案化基板，如步骤S20:其可使用现行的微影曝光技术于基板10饿第二型深度掺杂层 12表面形成图案后，再通过蚀刻技术蚀刻第二型深度掺杂层12表面的图案，而蚀刻的深度系 如图4所示，所述深度穿透第二型深度掺杂层12，并且至少在第一型原始基板层13上形成沟 槽14。
清洗基板，如步骤S30:如图5所示，清洗基板的步骤S30又细分为下列步骤在蚀刻溶 液中浸泡基板，如步骤S31;用混合酸溶液清洗基板，如步骤S32;以及在王水溶液中浸泡基 板，如步骤S33。
在蚀刻溶液中浸泡基板，如步骤S31:由于基板10暴露于空气中时，基板10的表面易生 成多余的氧化层，而蚀刻溶液则可以移除基板10表面多余的氧化层，所述的蚀刻溶液由氢氟 酸与去离子水以第一溶液体积比组成，所述的第一溶液体积比为l: 4。
用混合酸溶液清洗基板，如步骤S32:由于用蚀刻溶液移除氧化层后的基板10的表面粗 糙不平整，因此可使用混合酸溶液清洗基板10的表面，使基板10的表面光滑平整，所述的混 合酸溶液由硝酸、氢氟酸与醋酸溶液以第二溶液体积比组成，所述的第二溶液体积比为12: 1: 6。
在王水溶液中浸泡基板，如步骤S33:为了确保基板10表面的氧化层已完全清除，并避
免影响后续制程的质量，因此可使用王水溶液再次清除基板io表面的氧化层，使得基板10表
面的氧化层完全被移除，所述的王水溶液由硝酸、盐酸与去离子水以第三溶液体积比组成，
所述的第三溶液体积比例为7: 6: 30。
热处理基板，如步骤S40:如图6和图7所示，对基板10进行热处理，在基板10发热沟槽 14表面生成氧化绝缘层15，而热处理基板发热步骤S40也细分为下列步骤在氮气环境下以
第一温度热处理3分钟，如步骤S41;在氮气、含氯气体和氧气的混合气体环境下以第二温度 热处理17分钟，如步骤S42;在氮气、含氯气体和氧气的混合气体环境下以第二温度热处理 90分钟，如步骤S43;在氮气和氧气的混合气体环境下以第四温度热处理2分钟，如步骤S44 ;以及在氮气环境下以第五温度热处理10秒钟，如步骤S45。
如图7所示，在热处理基板的步骤S40中，依序并连续地操作上述每一步骤，使得基板IO的沟槽14的表面经过热处理后形成氧化绝缘层15，而在热处理基板10的过程中，第一温度为 800°C、第二温度为950。C、第三温度与第四温度则为1000。C-1200。C，第五温度为800。C。
如图6所示，当基板10在进行氮气、含氯气体和氧气的混合气体环境下以第三温度热处 理90分钟的步骤S43，以及在氮气和氧气的混合气体环境下以第四温度热处理2分钟的步骤 S44时，可通过改变第三温度和第四温度，使基板10上的氧化绝缘层15的厚度随着热处理的 温度上升而增厚，并且使瞬态电压抑制器具有高耐压发热特性，也就是使瞬态电压抑制器具 有较高发热崩溃电压。相反地，当选用较低发热热处理温度时，可形成具有较低耐压及 崩溃电压发热瞬态电压抑制器。
由于可以通过调整氧化绝缘层15的厚度来改变瞬态电压抑制器的崩渍电压，因此当瞬态 电压抑制器应用于低电压装置时，例如3伏特至6伏特，便可降低瞬态电压抑制器的崩溃电 压，并且当输入电压为崩溃电压时具有低漏电流的特性，所以可大幅改善瞬态电压抑制器在 过渡区域的漏电流现象，并增加瞬态电压抑制器应用于低电压的信赖性。
此外，在热处理基板步骤S40的过程中，可通过加入氮气而提高氧气的流动性，来提升 热处理过程中氧气的置换速率，并且可更均匀且快速地在基板10的沟槽14表面形成氧化绝缘 层15 (如图7所示)。
而在热处理过程中所使用的含氯气体可以为二氯乙烯气体、二氯甲烷气体或氯化氢气体 中的任一种，由于含氯气体中的氯分子具有稳定电荷和提升稳定性的功效，因此可作为稳定 剂使用，同时可提升瞬态电压抑制器的制造方法S100中氧化绝缘层15的制程成功率。
此外，由于热处理基板步骤S40过程中加入了含氯气体，因此生成的氧化绝缘层15中也 含有氯分子，所以氧化绝缘层15具有稳定电荷发热功效，同时可提升氧化绝缘层15的绝缘效 能。
形成一对金属电极，如步骤S50:如图8所示，对基板10进行金属化处理，使得在基板IO 的第一型深度掺杂层11及第二型深度掺杂层12的表面分别形成一对金属电极16，同时使氧化 绝缘层15裸露在金属电极16之外，以形成瞬态电压抑制器的电极，另外，金属电极16的材质 可以为具有高导电系数的金属，例如金、镍…等。
以上已以较佳实施例公开了本发明，然其并非用以限制本发明，凡采用等同替换或者等 效变换方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。
权利要求
权利要求1一种可改变耐压的瞬态电压抑制器的制造方法，其特征在于，包含以下步骤(1)提供基板基板具有一对以驱入扩散的方式形成于基板两侧的深度掺杂层，所述的深度掺杂层分别为第一型深度掺杂层和第二型深度掺杂层，第一型深度掺杂层与第二型深度掺杂层之间形成有第一原始基板层；(2)图案化基板对第二型深度掺杂层和第一型原始基板层进行蚀刻，蚀刻的深度为穿透第二型深度掺杂层，并至少在第一型原始基板层上形成沟槽；(3)清洗基板首先在蚀刻溶液中浸泡基板，所述的蚀刻溶液由氢氟酸和去离子水以第一溶液体积比组成，然后用混合酸溶液清洗基板，所述的混合酸由硝酸、氢氟酸和醋酸溶液以第二溶液体积比组成，最后用王水溶液浸泡基板，王水溶液由硝酸、盐酸和去离子水以第三溶液体积比组成；(4)热处理基板首先在氮气环境下以第一温度热处理3分钟，然后在氮气、含氯气体和氧气的混合气体环境下以第二温度热处理17分钟，再在氮气、含氯气体和氧气的混合气体环境下以第三温度热处理90分钟，然后在氮气和氧气的混合气体环境下以第四温度热处理2分钟，最后在氮气环境下以第五温度热处理10秒中，最终在所述的沟槽表面形成氧化绝缘层；(5)形成一对金属电极对基板进行金属化处理，在第一型深度掺杂层和第二型深度掺杂层的表面形成一对金属电极，上述的氧化绝缘层裸露于所形成的金属电极之外。
2.根据权利要求1所述的可改变耐压的瞬态电压抑制器的制造方法， 其特征在于所述的第一型深度掺杂层为N型深度掺杂层、第二型深度掺杂层为P型深度掺杂层 、第一型原始基板层为N型原始基板层。
3.根据权利要求1所述的可改变耐压的瞬态电压抑制器的制造方法， 其特征在于所述的第一型深度掺杂层为P型深度掺杂层、第二型深度掺杂层为N型深度掺杂层 、第一型原始基板层为P型原始基板层。
4 根据权利要求1所述的可改变耐压的瞬态电压抑制器的制造方法，其特征在于所述的第一溶液体积比为l: 4。
5 根据权利要求1所述的可改变耐压的瞬态电压抑制器的制造方法，其特征在于所述的第二溶液体积比为12: 1: 6。
6 根据权利要求1所述的可改变耐压的瞬态电压抑制器的制造方法， 其特征在于所述的第三溶液体积比为2: 6: 16。
7 根据权利要求1所述的可改变耐压的瞬态电压抑制器的制造方法， 其特征在于所述的第一温度为80(TC 。
8 根据权利要求1所述的可改变耐压的瞬态电压抑制器的制造方法， 其特征在于所述的第二温度为95(TC 。
9 根据权利要求1所述的可改变耐压的瞬态电压抑制器的制造方法， 其特征在于所述的第三温度为1000°C 120CTC 。
10 根据权利要求l所述的可改变耐压的瞬态电压抑制器的制造方法 ，其特征在于所述的第四温度为1000°C 120CTC 。
11 根据权利要求l所述的可改变耐压的瞬态电压抑制器的制造方法 ，其特征在于所述的第五温度为80(TC。
12 根据权利要求l所述的可改变耐压的瞬态电压抑制器的制造方法 ，其特征在于所述的含氯气体为二氯乙烯气体、二氯甲烷气体、氯化氢气体中之任一种气体
13 根据权利要求l所述的可改变耐压的瞬态电压抑制器的制造方法 ，其特征在于所述的金属电极的材质为金或者镍中任一种。
全文摘要
本发明公开了一种可改变耐压的瞬态电压抑制器制造方法，其包括下列步骤提供基板、图案化基板、清洗基板、热处理基板、及形成金属电极。利用改变基板热处理时的温度，可形成不同厚度的氧化绝缘层的性质，来改变瞬态电压抑制器的耐压，以此可有效地减少瞬态电压抑制器应用于低电压时的漏电流。此外在热处理过程中又使用了含氯气体，所以氧化绝缘层中含有氯分子，因而可依赖氯分子达到稳定电荷的功效。
文档编号H01L21/28GK101521162SQ20091030137
公开日2009年9月2日 申请日期2009年4月7日 优先权日2009年4月7日
发明者张仓生, 王自强, 郭宗裕 申请人:昆山东日半导体有限公司