本实用新型涉及半导体器件,尤其涉及一种纵向结构双向低电容瞬态电压抑制器。
背景技术:
目前市场上的低电容的瞬态电压抑制器绝大多数是单向的,对于正、反向的静电保护则需要两个这样的TVS芯片。利用两个单向的TVS芯片实现双向静电保护,其最大的不足之处就是成本高,市场竞争力差。因此,有必要对这种低电容的瞬态电压抑制器进行结构优化,以克服上述缺陷。
技术实现要素:
本实用新型的目的是提供一种纵向结构双向低电容瞬态电压抑制器,利用一颗芯片实现双向静电保护。
本实用新型为解决其技术问题所采用的技术方案是:
一种纵向结构双向低电容瞬态电压抑制器,包括芯片本体,芯片本体上具有I/O端口,其中:
I/O端口到芯片本体背面有两条支路,两条支路用深槽隔离开,其中一条支路由P+、N-epi、BN、P-sub组成,BN与P-sub形成TVS管,P+与N-Epi形成普通二极管;另一条支路由P-sub、N-epi、N+、P+形成,其中N+/P+形成TVS管,P-sub、N-epi形成普通二极管;当电流的走向是I/O→GND时,会选择左边的支路;当电流的走向是GND→I/O时,则会选择右侧的支路。
芯片本体正面通过打线引出作为一个电极,芯片的背面直接与底座基板连接作为另一电极,在封装时只需选择一颗芯片进行一次正面打线操作。
两条支路的电流-电压关系曲线及电容均相同,是一个对称的低电容TVS结构。
本实用新型的优点在于:
该瞬态电压抑制器I/O端口到芯片本体背面有两条支路,两条支路用深槽隔离开来,当电流的走向是I/O到GND时,会选择左边的支路;当电流的走向是GND到I/O时,则会选择右侧的支路,利用一颗芯片实现双向静电保护,芯片本体正面通过打线引出作为一个电极,芯片的背面直接与底座基板连接作为另一电极,在封装时只需选择一颗芯片进行一次正面打线操作,封装简单,可降低生产成本。
附图说明
图1是本实用新型提出的纵向结构双向低电容瞬态电压抑制器的结构示意图;
图2是该瞬态电压抑制器的等效电路图;
图3是该瞬态电压抑制器的制作工艺流程图。
具体实施方式
为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,下面结合图示与具体实施例,进一步阐述本实用新型。
如图1、图2所示,本实用新型提出的纵向结构双向低电容瞬态电压抑制器包括芯片本体,芯片本体上具有I/O端口,I/O端口到芯片本体背面有两条支路,两条支路用深槽隔离开,其中一条支路由P+、N-epi、BN、P-sub组成,BN与P-sub形成TVS管,P+与N-Epi形成普通二极管;另一条支路由P-sub、N-epi、N+、P+形成,其中N+/P+形成TVS管,P-sub、N-epi形成普通二极管;当电流的走向是I/O→GND时,会选择左边的支路;当电流的走向是GND→I/O时,则会选择右侧的支路。芯片本体正面通过打线引出作为一个电极,芯片的背面直接与底座基板连接作为另一电极,在封装时只需选择一颗芯片进行一次正面打线操作。两条支路的电流-电压关系曲线及电容均相同,是一个对称的低电容TVS结构。
该纵向结构双向低电容瞬态电压抑制器在前段工艺过程中包括7个光刻层次:埋层、N plus、P plus、Trench、Contact、Metal及钝化层。整体的工艺流程如图3所示:
1、Substrate,投料,选用P型的衬底材料,电阻率在10~50MΩ·cm左右;
2、Screen OX,注入掩蔽层左右;
3、BN Photo,埋层光刻,包括涂胶、曝光、显影;
4、BN implant,注入N型杂质(砷、锑或磷),能量在40~120kev,剂量在E16数量级;
5、PR strip,去除BN光刻后保留的光刻胶;
6、BN drive in,埋层推进,温度保持在900~1200℃,时间持续60min~200min;
7、Back seal,先做LPTEOS,再做LPSi3N4将晶圆侧边及背面保护起来,防止外延生长过程中有自掺杂;
8、Remove front oxide&Nitride,去除晶圆正面的SIO2及Si3N4;
9、EPI Growth,外延生长,N型外延,电阻率大于250Ω·cm,厚度为5~20μm;
10、Screen OX,注入掩蔽层左右;
11、N+Photo,N Plus光刻,包括涂胶、曝光、显影过程;
12、N+implant,注入N型杂质(砷、锑或磷),能量在40~120kev,剂量在E14数量级;
13、PR strip,去除N+光刻后保留的光刻胶;
14、N+drive in,N Plus推进,温度保持在900~1200℃,时间持续60min~200min;
15、P+Photo,P Plus光刻,包括涂胶、曝光、显影过程;
16、P+implant,注入P型杂质硼,能量在40~100kev,剂量在E15数量级;
17、PR strip,去除P+光刻后保留的光刻胶;
18、Hardmask淀积,硬掩模淀积,1.5μm左右的PESiO2;
19、Trench Photo,沟槽光刻,包括涂胶、曝光、显影过程;
20、Hardmask刻蚀,硬掩模刻蚀,采用干法刻蚀;
21、PR strip,去除沟槽光刻后保留的光刻胶;
22、Trench刻蚀,沟槽刻蚀,深度为20μm左右;
23、Hardmask Remove,去除硬掩模;
24、Trench fill,深槽填充,通常采用先长linear oxide左右,再长LPTEOS;
25、P+drive in,P Plus推进,温度保持在900~1200℃,时间持续20min~100min;
26、Contact Photo,接触孔光刻,包括涂胶、曝光、显影过程;
27、Contact Etch,接触孔刻蚀,采用干法或者湿法刻蚀;
28、Metal Sputter,金属溅射,通常采用Ti/TiN+4UM AlSiCu;
29、Metal Photo,金属光刻,包括涂胶、曝光、显影过程;
30、Metal Etch,金属刻蚀,采用干法或者湿法刻蚀;
31、Passivation淀积,钝化淀积,采用USG+Si3N4,总厚度为1.5μm左右;
32、Passivation Photo,钝化光刻,包括涂胶、曝光、显影;
33、Passivation Etch,钝化刻蚀,采用干法刻蚀;
34、Back grind,背面研磨,厚度依封装需求而定;
35、Back metal,背面金属,种类及厚度依封装需求而定。
以上实施方式只为说明本实用新型的技术构思及特点,其目的在于让本领域的技术人员了解本实用新型的内容并加以实施,并不能以此限制本实用新型的保护范围,凡根据本实用新型精神实质所做的等效变化或修饰,都应涵盖在本实用新型的保护范围内。