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|【专利解密】芯导科技技术沉淀 发明双向TVS器件制备方案

|【专利解密】芯导科技技术沉淀 发明双向TVS器件制备方案

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【嘉勤点评】芯导科技发明的双向TVS器件及其制备方法 ， 相对于嵌入普通二极管的结构形式 ， 该方案中的结构不仅可有效避免有源区面积减小后ESD防护能力弱的问题 ， 也具备制造工艺简单的优点 ， 从而可以降低其制造成本 。
集微网消息 ， 11月12日 ， 芯导科技发布科创板上市招股意向书、上市发行安排及初步询价公告 ， 预计近期将正式登陆科创板上市 。 其在TVS、MOSFET、肖特基等功率器件方面具有较强的技术积累 ， 同时拥有良好的市场口碑 。
TVS器件 ， 可理解为瞬态二极管 ， 这是一种二极管形式的高效能保护器件 。 TVS器件能在极短时间内承受反向电压冲击 ， 使两极间的电压钳位于一个特定电压上 ， 避免后面的电路受到冲击 。 其中 ， 双向TVS器件可在正反两个方向吸收瞬时大脉冲 。
目前市场上有多种低电容双向TVS器件的产品结构中：对于电容值在1pF以下的TVS器件 ， 通常在器件结构中串联普通二极管的方式降低整体电容；对于电容值在2～5pF范围的TVS器件 ， 通常采用减小有源区的面积来满足容值的需求 。
但是减小有源区面积的同时 ， TVS器件的浪涌能力以及ESD防护能力也会随之减小 ， 这与市场需求的低电容产品高ESD防护能力相矛盾 ， 因此 ， 仅仅减小有源区面积很难满足器件高浪涌、高ESD防护能力的需求 。
为解决该难题 ， 芯导科技在2021年8月20日申请了一项名为“双向TVS器件及其制备方法、电子设备”的发明专利（申请号：202110958513.3） ， 申请人为上海芯导电子科技股份有限公司 。
根据该专利目前公开的相关资料 ， 让我们一起来看看这项技术方案吧 。

如上图 ， 为该专利中发明的双向TVS器件的结构示意图 ， 这种双向TVS器件包括：衬底101、外延层102、有源区105、隔离槽、主氧化层103、图形化的第一金属层106以及第二金属层109 。 其中 ， 外延层设置于衬底的上侧方 ， 其材料通常选用P型外延层 ， 且厚度可根据需求进行配置 。
隔离槽从外延层的表面延申至沉底内 ， 其贯穿外延层而延申至衬底内 ， 其具有的隔离功能可以将使得各有源区分隔独立 ， 能够防止各个有源区之间横向电场的干扰 。 基于隔离槽的深度 ， 可以将不同的外延层部隔离开来 ， 并且其中填充有槽内多晶硅107 。 在这种结构中 ， 有源区为N+有源区 ， 衬底为N型衬底 ， 外延层为P型外延层 ， 因此三者可形成NPN结构 。
该方案基于填充有多晶硅的隔离槽 ， 其贯穿外延层而延伸至衬底 ， 因此可改善PN结结边缘的电势分布 ， 增强器件的防浪涌能力 ， 同时 ， 槽内填充的多晶硅也可进一步提升防浪涌能力 。
此外 ， 该双向TVS器件还包括有钝化层104 ， 钝化层设置于主氧化层和第一金属层的相背于外延层的一侧 ， 其能够减少氧化层中的各种电荷 ， 可以保护电路及内部互连线免受机械和化学损伤 ， 达到增强器件对离子玷污的阻挡能力 ， 从而起到保护作用的材料层 。

如上图 ， 为这种双向TVS器件的制备方法的流程示意图 ， 该方案首先在衬底上生长外延层 。 当有了外延层后 ， 即可在其上制作隔离槽 ， 并在隔离槽内填充槽内多晶硅 ， 其中需要执行包括掩膜形成、刻蚀、生长等多个步骤 。
其次 ， 在对应的两个隔离槽间的外延层部分形成有源区域 ， 第一PN结和第二PN结就形成于该区域中 。 并且外延层、有源区域和隔离槽的槽口沉淀主氧化层 ， 在主氧化层上刻蚀出接触孔 ， 通过接触孔图形化第一金属材料 ， 其穿过接触孔与有源区连接 。

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