单向tvs器件结构及其制作方法
单向tvs器件结构及其制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及集成电路制造技术领域，特别设及一种单向TVS器件结构及其制作方 法。
【背景技术】
[0002] 目前单向TVS(TransientVoltageSuppressor,瞬态抑制二极管）器件结构在形 成凹槽时，通常采用光刻胶作为湿法腐蚀娃的掩蔽层，但由于单向TVS器件结构的槽深较 深（一般在40-60ym)，该样娃腐蚀时间较长，在腐蚀过程中产生的热量容易造成光刻胶脱 落，导致光刻胶失去了保护作用，难W形成理想的凹槽形貌；另外在腐蚀娃衬底正面的娃的 同时，也会腐蚀娃衬底背面的娃，该样容易导致娃片整体变形，不利于后续光刻层次的精确 对准。
[0003] 此外，传统的单向TVS器件结构中，凹槽内一般是填充磯娃玻璃作为保护介质层， 但是该种结构受工艺的局限性，经常存在磯娃玻璃厚度不均匀、空洞、易脱落等问题，可靠 性较差。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于解决现有的单向TVS器件结构凹槽形貌不佳，娃衬底易变形的 问题。
[0005] 本发明的另一目的在于，解决磯娃玻璃作为保护介质层存在磯娃玻璃厚度不均 匀、空洞、易脱落，导致器件可靠性较差的问题。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明提供一种单向TVS器件结构，包括：
[0007] 娃衬底；
[0008] 形成于所述娃衬底正面的渗杂区，所述渗杂区与所述娃衬底的渗杂类型相反；
[0009] 刻蚀所述娃衬底正面形成的凹槽；
[0010] 依次淀积于所述娃衬底正面上的第一氧化娃层、氮氧化娃层W及第二氧化娃层， 所述第一氧化娃层、氮氧化娃层W及第二氧化娃层覆盖所述凹槽的表面；
[0011] 暴露所述娃衬底正面的接触孔；
[0012] 形成于所述接触孔中的正面金属层；W及
[0013] 形成于所述娃衬底背面的背面金属层。
[0014] 可选的，在所述的单向TVS器件结构中，还包括：
[0015] 形成于所述娃衬底正面的正面氧化娃层；W及
[0016] 形成于所述娃衬底背面的背面氧化娃层。
[0017] 可选的，在所述的单向TVS器件结构中，所述正面氧化娃层和背面氧化娃层的厚 度均在1500--2500A之间。所述第一氧化娃层和第二氧化娃层的厚度均在4000~6000A 之间，所述氮氧化娃层的厚度在1000~3000A之间。所述凹槽的槽深在40~60ym之间。
[0018] 本发明还提供一种单向TVS器件结构的制作方法，包括：
[0019] 提供一娃衬底，并对所述娃衬底的正面进行渗杂形成PN结；
[0020] 刻蚀所述娃衬底的正面形成预定深度的凹槽；
[0021] 依次淀积第一氧化娃层、氮氧化娃层W及第二氧化娃层W覆盖所述娃衬底的正面 W及所述凹槽的表面；
[0022] 依次刻蚀所述第一氧化娃层、氮氧化娃层W及第二氧化娃层形成暴露所述娃衬底 正面的接触孔；W及
[0023] 在所述接触孔中形成正面金属层，在所述娃衬底的背面形成背面金属层。
[0024] 可选的，在所述的单向TVS器件结构的制作方法中，对所述娃衬底的正面进行渗 杂的过程包括预扩阶段W及再扩阶段，所述预扩阶段通入渗杂源，所述再扩阶段通入氧源 W在所述娃衬底的正面形成正面氧化娃层，并在所述娃衬底的背面形成背面氧化娃层。
[00巧]可选的，在所述的单向TVS器件结构的制作方法中，刻蚀所述娃衬底的正面形成 预定深度的凹槽之前，还包括：
[0026] 在所述正面氧化娃层上形成正面氮化娃层，并在所述背面氧化娃层上形成背面氮 化娃层；W及
[0027] 对所述正面氮化娃层进行选择性光刻和刻蚀工艺，再对所述正面氧化娃层进行选 择性刻蚀工艺，W形成暴露所述娃衬底正面的窗口。
[0028] 可选的，在所述的单向TVS器件结构的制作方法中，刻蚀所述娃衬底的正面形成 预定深度的凹槽之后，湿法去除所述正面氮化娃层和背面氮化娃层。
[0029] 可选的，在所述的单向TVS器件结构的制作方法中，所述正面氧化娃层和背面氧 化娃层的厚度均在1500~2500A之间。所述正面氮化娃层和背面氮化娃层的厚度均在 500~1500A之间。所述第一氧化娃层和第二氧化娃层的厚度均在4000~6000A之间，所 述氮氧化娃层的厚度在1000~3000A之间。所述凹槽的槽深在40~60ym之间。
[0030] 与现有技术相比，本发明具有W下优点：
[0031] 1、本发明在凹槽内淀积第一氧化娃层、氮氧化娃层W及第二氧化娃层=层复合结 构进行填充保护，避免传统的磯娃玻璃作填充时产生的厚度不均匀、空洞、易脱落等问题， 其中第一氧化娃层和第二氧化娃层与其他膜层具有良好的粘附性，而氮氧化娃层不易吸 潮，有利于提高单向TVS器件的可靠性，并且采用淀积工艺形成的S层复合结构厚度较为 致密均匀，本发明制成的单向TVS器件结构，工艺可控性强，产品可靠性高；
[0032] 2、本发明在娃衬底正面和背面淀积氮化娃层作为掩蔽层，该样在刻蚀娃衬底形成 凹槽时，由于腐蚀娃的腐蚀液基本不腐蚀氮化娃，即可避免娃衬底正面采用常规光刻胶做 掩蔽时所产生的脱胶问题，同时娃衬底背面的氮化娃层也可W保护娃衬底背面不被腐蚀， 从而保证娃衬底整体无变形。
【附图说明】
[0033] 图1~12是本发明一实施例的单向TVS器件结构制作过程中的器件剖面示意图；
[0034] 图13是本发明一实施例的单向TVS器件结构制作过程的流程示意图。
【具体实施方式】
[0035] W下结合附图和具体实施例对本发明提出的单向TVS器件结构作进一步详细说 明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用 非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用W方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目 的。
[003引如图12所示，本发明提供一种单向TVS器件结构，包括：
[0037]娃衬底 100;
[003引形成于所述娃衬底100正面的渗杂区110,所述渗杂区110与所述娃衬底100的渗 杂类型相反；
[0039] 刻蚀所述娃衬底100的正面形成的凹槽100'；
[0040] 依次淀积的第一氧化娃层141、氮氧化娃层142W及第二氧化娃层143,所述第一 氧化娃层141、氮氧化娃层142W及第二氧化娃层143覆盖所述娃衬底100的正面W及所述 凹槽100'的表面；
[0041] 暴露所述娃衬底100正面的接触孔140'；
[0042] 形成于所述接触孔140'中的正面金属层150a;W及
[0043] 形成于所述娃衬底100背面的背面金属层15化。
[0044] 本发明在凹槽100'内淀积第一氧化娃层141、氮氧化娃层142W及第二氧化娃 层143(Si02+Si0N+Si02 =层复合结构）进行填充保护，可W避免传统的磯娃玻璃作填充 时产生的厚度不均匀、空洞、易脱落等问题，其中第一氧化娃层141和第二氧化娃层143与 其他膜层具有良好的粘附性，而氮氧化娃层142不易吸潮，有利于提高单向TVS器件的可 靠性，并且采用淀积工艺形成的=层复合结构厚度较为致密均匀。发明人实验发现，本发 明制成的单向TVS器件结构，随娃衬底电阻率和结深的拉偏，该结构的电压范围可W做到 6. 0V-60V，工艺可控性强，产品可靠性高。
[0045] 进一步的，本发明在形成凹槽100'前，先在娃衬底100正面和背面同时淀积氮化 娃（Si3M)层作为掩蔽层，该样在刻蚀娃衬底100时，由于腐蚀娃的腐蚀液基本不腐蚀氮化 娃，一方面可W避免娃衬底正面采用常规光刻胶做掩蔽时所产生的脱胶问题，另一方面娃 衬底100背面的氮化娃层也可W保护娃衬底100背面不被腐蚀，从而保证娃衬底100整体 无变形。
[0046] 在形成所述氮化娃层之前，在所述娃衬底100的正面形成正面氧化娃层120a，在 所述娃衬底100的背面形成背面氧化娃层12化，所述正面氧化娃层120a和背面氧化娃层 120用于改善后续形成的氮化娃层与娃衬底100之间的粘附性。
[0047] 如图13所示，本发明的单向TVS器件结构的制作方法包括如下步骤；
[0048]S1;提供一娃衬底，并对所述娃衬底的正面进行渗杂形成渗杂区，所述渗杂区与所 述娃衬底的渗杂类型相反；
[0049]S2;刻蚀所述娃衬底的正面形成预定深度的凹槽；
[0050]S3;依次淀积第一氧化娃层、氮氧化娃层W及第二氧化娃层W覆盖所述娃衬底的 正面W及所述凹槽的表面；
[0051]S4;依次刻蚀所述第一氧化娃层、氮氧化娃层W及第二氧化娃层形成暴露所述娃 衬底正面的接触孔；
[0052]S5;在所述接触孔中形成正面金属层，并在所述娃衬底的背面形成背面金属层。
[ 0053] W下结合图1至图12更详细的描述本发明的单向TVS器件结构的制作方法。
[0054] 首先，如图1所示，提供一娃衬底100。本实施例中，所述娃衬底100为化娃衬底， 所述化娃衬底作为单向TVS器件的阴极，所述化娃衬底的电阻率例如在0. 005~0. 2Q. cm之间。
[00巧]接着，如图2所示，对娃衬底100的正面进行渗杂形成渗杂区110,W形成PN结。 本实施例中，对化娃衬底渗杂P+杂质形成一定结深（一般在10-20ym)的PN结，所述P+ 区110作为单向TVS器件的阳极。
[0056] 较佳的，对娃衬底100的正面进行渗杂的过程包括预扩W及再扩两个阶段，预扩 阶段通入P型渗杂源诸如=漠化棚，再扩阶段则通入氧源W在所述娃衬底100的正面和背 面均形成一定厚度氧化娃层，在此将形成于娃衬底100正面亦即P+区110表面的氧化娃层 称为正面氧化娃层120a，将形成于娃衬底100背面的氧化娃层称为背面氧化娃层120b，所 述正面氧化娃层120a和背面氧化娃层120用于改善后续形成的氮化娃层与娃衬底100之 间的粘附性。所述正面氧化娃层120a和背面氧化娃层12化的厚度均在1500~2500A之 间。
[0057] 接着，如图3所示，在所述娃衬底100的正面和背面同时淀积氮化娃层，由于本实 施例中娃衬底100的正面和背面皆形成了二氧化娃层，故而所述氮化娃层实际是覆盖于二 氧化娃层之上，在此将形成于正面氧化娃层120a上的氮化娃层称为正面氮化娃层130a，将 形成于背面氧化娃层12化上的氮化娃层称为背面氮化娃层13化。所述正面氮化娃层130a 和背面氮化娃层13化的厚度均在500~1500A之间。
[0058] 接着，如图4所示，对所述娃衬底100正面的氮化娃进行选择性光刻和刻蚀工艺， 形成图形化的氮化娃层。
[0059] 接着，如图5所示，W图形化的氮化娃层作掩膜，对所述娃衬底100正面的氧化娃 进行选择性刻蚀工艺，形成暴露所述娃衬底100的窗口。
[0060] 接着，如图6所示，W所述娃衬底100正面的氧化娃和氮化娃层作掩膜，刻蚀所述 娃衬底100的正面形成凹槽100'，所述凹槽100'的槽深通常在40~60ym之间。本发明 在形成凹槽前，先在娃衬底100正面和背面同时淀积氮化娃（Si3M)层作为掩蔽层，该样 在刻蚀娃衬底时，由于腐蚀娃的腐蚀液基本不腐蚀氮化娃，即可W避免娃衬底正面采用常 规光刻胶做掩蔽时所产生的脱胶问题，同时娃衬底100背面的氮化娃层也可W保护娃衬底 100背面不被腐蚀，从而保证娃衬底100整体无变形。
[0061] 接着，如图7所示，利用湿法刻蚀工艺同时除去衬底100正面和背面的氮化娃层， 所述湿法刻蚀工艺例如是采用热磯酸。
[0062] 接着，如图8~10所示，在所述凹槽100'内依次淀积第一氧化娃层141、氮氧化娃 层142W及第二氧化娃层143。其中，第一氧化娃层141和第二氧化娃层143的厚度例如在 4000~6000A之间，氮氧化娃层142的厚度例如在1000~3000A之间。通过在凹槽100' 内淀积SiO化Si0N+Si02 =层复合结构进行填充保护，可W避免传统的磯娃玻璃作填充时 产生的厚度不均匀、空洞、易脱落等问题，第一氧化娃层141和第二氧化娃层143与其他膜 层具有良好的粘附性，而氮氧化娃层142不易吸潮，有利于提高单向TVS器件的可靠性，并 且采用淀积工艺形成的=层复合结构厚度较为致密均匀。
[0063] 接着，如图11所示，刻蚀所述第一氧化娃层141、氮氧化娃层142W及第二氧化娃 层143形成接触孔140'。
[0064] 最后，如图12所示，在所述接触孔140'内形成正面金属层150a，在所述娃衬底100 的背面形成背面金属层15化，所述正面金属层150a和背面金属层15化例如为镶，可通过化 学锻等工艺形成。本实施例中，可W先在正面进行锻镶工艺形成正面金属层150a，然后背面 减薄到所需厚度后（此次背面氧化娃层12化在减薄工艺中已被除去），再直接用蒸发镶的 工艺完成背面金属层150b。或者，正面先不锻镶，而是背面减薄到所需厚度（背面氧化娃层 12化在减薄工艺中被除去）后，正面、背面一起完成锻镶从而形成正面金属层150a和背面 金属层15化。
[0065]W上W娃衬底为化衬底为例详细介绍了本发明的单向TVS器件结构及其制作方 法，但应当说明，此结构的单向TVS还可W拓展到P型娃衬底100。上述描述仅是对本发明 较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述 揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。
【主权项】
1. 一种单向TVS器件结构，其特征在于，包括： 硅衬底； 形成于所述硅衬底正面的掺杂区，所述掺杂区与所述硅衬底的掺杂类型相反； 刻蚀所述硅衬底正面形成的凹槽； 依次淀积于所述硅衬底正面上的第一氧化硅层、氮氧化硅层以及第二氧化硅层，所述 第一氧化硅层、氮氧化硅层以及第二氧化硅层覆盖所述凹槽的表面； 暴露所述硅衬底正面的接触孔； 形成于所述接触孔中的正面金属层；以及 形成于所述硅衬底背面的背面金属层。2. 如权利要求1所述的单向TVS器件结构，其特征在于，还包括： 形成于所述硅衬底正面的正面氧化硅层；以及 形成于所述硅衬底背面的背面氧化硅层。3. 如权利要求2所述的单向TVS器件结构，其特征在于，所述正面氧化硅层和背面氧化 硅层的厚度均在丨500~2500A之间。4. 如权利要求1至3中任一项所述的单向TVS器件结构，其特征在于，所述第一 氧化硅层和第二氧化硅层的厚度均在4000~6000A之间，所述氮氧化硅层的厚度在 1000~3000A 之间。5. 如权利要求1至3中任一项所述的单向TVS器件结构，其特征在于，所述凹槽的槽深 在40~60 μ m之间。6. -种单向TVS器件结构的制作方法，其特征在于，包括： 提供一硅衬底，并对所述硅衬底的正面进行掺杂形成掺杂区，所述掺杂区与所述硅衬 底的掺杂类型相反； 刻蚀所述硅衬底的正面形成预定深度的凹槽； 依次淀积第一氧化硅层、氮氧化硅层以及第二氧化硅层以覆盖所述硅衬底的正面以及 所述凹槽的表面； 依次刻蚀所述第一氧化硅层、氮氧化硅层以及第二氧化硅层形成暴露所述硅衬底正面 的接触孔；以及 在所述接触孔中形成正面金属层，在所述硅衬底的背面形成背面金属层。7. 如权利要求6所述的单向TVS器件结构的制作方法，其特征在于，对所述硅衬底的正 面进行掺杂的过程包括预扩阶段以及再扩阶段，所述预扩阶段通入掺杂源，所述再扩阶段 通入氧源以在所述硅衬底的正面形成正面氧化硅层，并在所述硅衬底的背面形成背面氧化 娃层。8. 如权利要求7所述的单向TVS器件结构的制作方法，其特征在于，刻蚀所述硅衬底的 正面形成预定深度的凹槽之前，还包括： 在所述正面氧化硅层上形成正面氮化硅层，并在所述背面氧化硅层上形成背面氮化硅 层； 对所述正面氮化硅层进行选择性光刻和刻蚀工艺，再对所述正面氧化硅层进行选择性 刻蚀工艺，以形成暴露所述硅衬底正面的窗口。9. 如权利要求8所述的单向TVS器件结构的制作方法，其特征在于，刻蚀所述硅衬底的 正面形成预定深度的凹槽之后，湿法去除所述正面氮化硅层和背面氮化硅层。10. 如权利要求7所述的单向TVS器件结构的制作方法，其特征在于，所述正面氧化硅 层和背面氧化硅层的厚度均在丨500~2500A之间。11. 如权利要求7所述的单向TVS器件结构的制作方法，其特征在于，所述正面氮化硅 层和背面氮化硅层的厚度均在500~丨500A之间。12. 如权利要求6至11中任一项所述的单向TVS器件结构的制作方法，其特征在于，所 述第一氧化硅层和第二氧化硅层的厚度均在4000~6000A之间，所述氮氧化硅层的厚度 在丨000~3000A之间。13. 如权利要求6至11中任一项所述的单向TVS器件结构的制作方法，其特征在于，所 述凹槽的槽深在40~60 μ m之间。
【专利摘要】本发明提供了一种单向TVS器件结构及其制作方法，在凹槽内淀积第一氧化硅层、氮氧化硅层以及第二氧化硅层进行填充保护，避免传统的磷硅玻璃作填充时产生的厚度不均匀、空洞、易脱落等问题，其中第一氧化硅层和第二氧化硅层与其他膜层具有良好的粘附性，氮氧化硅层不易吸潮，有利于提高单向TVS器件的可靠性。此外，本发明在硅衬底正面和背面淀积氮化硅层作为掩蔽层，这样在刻蚀硅衬底形成凹槽时，由于腐蚀硅的腐蚀液基本不腐蚀氮化硅，可避免硅衬底正面采用常规光刻胶做掩蔽时所产生的脱胶问题，同时硅衬底背面的氮化硅层也可以保护硅衬底背面不被腐蚀，从而保证硅衬底整体无变形。
【IPC分类】H01L29/06, H01L29/66, H01L29/861
【公开号】CN104900716
【申请号】CN201510252753
【发明人】张常军, 王平, 陈祖银, 周琼琼
【申请人】杭州士兰集成电路有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月18日
【技术领域】
[0001] 本发明设及集成电路制造技术领域，特别设及一种单向TVS器件结构及其制作方 法。
【背景技术】
[0002] 目前单向TVS(TransientVoltageSuppressor,瞬态抑制二极管）器件结构在形 成凹槽时，通常采用光刻胶作为湿法腐蚀娃的掩蔽层，但由于单向TVS器件结构的槽深较 深（一般在40-60ym)，该样娃腐蚀时间较长，在腐蚀过程中产生的热量容易造成光刻胶脱 落，导致光刻胶失去了保护作用，难W形成理想的凹槽形貌；另外在腐蚀娃衬底正面的娃的 同时，也会腐蚀娃衬底背面的娃，该样容易导致娃片整体变形，不利于后续光刻层次的精确 对准。
[0003] 此外，传统的单向TVS器件结构中，凹槽内一般是填充磯娃玻璃作为保护介质层， 但是该种结构受工艺的局限性，经常存在磯娃玻璃厚度不均匀、空洞、易脱落等问题，可靠 性较差。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于解决现有的单向TVS器件结构凹槽形貌不佳，娃衬底易变形的 问题。
[0005] 本发明的另一目的在于，解决磯娃玻璃作为保护介质层存在磯娃玻璃厚度不均 匀、空洞、易脱落，导致器件可靠性较差的问题。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明提供一种单向TVS器件结构，包括：
[0007] 娃衬底；
[0008] 形成于所述娃衬底正面的渗杂区，所述渗杂区与所述娃衬底的渗杂类型相反；
[0009] 刻蚀所述娃衬底正面形成的凹槽；
[0010] 依次淀积于所述娃衬底正面上的第一氧化娃层、氮氧化娃层W及第二氧化娃层， 所述第一氧化娃层、氮氧化娃层W及第二氧化娃层覆盖所述凹槽的表面；
[0011] 暴露所述娃衬底正面的接触孔；
[0012] 形成于所述接触孔中的正面金属层；W及
[0013] 形成于所述娃衬底背面的背面金属层。
[0014] 可选的，在所述的单向TVS器件结构中，还包括：
[0015] 形成于所述娃衬底正面的正面氧化娃层；W及
[0016] 形成于所述娃衬底背面的背面氧化娃层。
[0017] 可选的，在所述的单向TVS器件结构中，所述正面氧化娃层和背面氧化娃层的厚 度均在1500--2500A之间。所述第一氧化娃层和第二氧化娃层的厚度均在4000~6000A 之间，所述氮氧化娃层的厚度在1000~3000A之间。所述凹槽的槽深在40~60ym之间。
[0018] 本发明还提供一种单向TVS器件结构的制作方法，包括：
[0019] 提供一娃衬底，并对所述娃衬底的正面进行渗杂形成PN结；
[0020] 刻蚀所述娃衬底的正面形成预定深度的凹槽；
[0021] 依次淀积第一氧化娃层、氮氧化娃层W及第二氧化娃层W覆盖所述娃衬底的正面 W及所述凹槽的表面；
[0022] 依次刻蚀所述第一氧化娃层、氮氧化娃层W及第二氧化娃层形成暴露所述娃衬底 正面的接触孔；W及
[0023] 在所述接触孔中形成正面金属层，在所述娃衬底的背面形成背面金属层。
[0024] 可选的，在所述的单向TVS器件结构的制作方法中，对所述娃衬底的正面进行渗 杂的过程包括预扩阶段W及再扩阶段，所述预扩阶段通入渗杂源，所述再扩阶段通入氧源 W在所述娃衬底的正面形成正面氧化娃层，并在所述娃衬底的背面形成背面氧化娃层。
[00巧]可选的，在所述的单向TVS器件结构的制作方法中，刻蚀所述娃衬底的正面形成 预定深度的凹槽之前，还包括：
[0026] 在所述正面氧化娃层上形成正面氮化娃层，并在所述背面氧化娃层上形成背面氮 化娃层；W及
[0027] 对所述正面氮化娃层进行选择性光刻和刻蚀工艺，再对所述正面氧化娃层进行选 择性刻蚀工艺，W形成暴露所述娃衬底正面的窗口。
[0028] 可选的，在所述的单向TVS器件结构的制作方法中，刻蚀所述娃衬底的正面形成 预定深度的凹槽之后，湿法去除所述正面氮化娃层和背面氮化娃层。
[0029] 可选的，在所述的单向TVS器件结构的制作方法中，所述正面氧化娃层和背面氧 化娃层的厚度均在1500~2500A之间。所述正面氮化娃层和背面氮化娃层的厚度均在 500~1500A之间。所述第一氧化娃层和第二氧化娃层的厚度均在4000~6000A之间，所 述氮氧化娃层的厚度在1000~3000A之间。所述凹槽的槽深在40~60ym之间。
[0030] 与现有技术相比，本发明具有W下优点：
[0031] 1、本发明在凹槽内淀积第一氧化娃层、氮氧化娃层W及第二氧化娃层=层复合结 构进行填充保护，避免传统的磯娃玻璃作填充时产生的厚度不均匀、空洞、易脱落等问题， 其中第一氧化娃层和第二氧化娃层与其他膜层具有良好的粘附性，而氮氧化娃层不易吸 潮，有利于提高单向TVS器件的可靠性，并且采用淀积工艺形成的S层复合结构厚度较为 致密均匀，本发明制成的单向TVS器件结构，工艺可控性强，产品可靠性高；
[0032] 2、本发明在娃衬底正面和背面淀积氮化娃层作为掩蔽层，该样在刻蚀娃衬底形成 凹槽时，由于腐蚀娃的腐蚀液基本不腐蚀氮化娃，即可避免娃衬底正面采用常规光刻胶做 掩蔽时所产生的脱胶问题，同时娃衬底背面的氮化娃层也可W保护娃衬底背面不被腐蚀， 从而保证娃衬底整体无变形。
【附图说明】
[0033] 图1~12是本发明一实施例的单向TVS器件结构制作过程中的器件剖面示意图；
[0034] 图13是本发明一实施例的单向TVS器件结构制作过程的流程示意图。
【具体实施方式】
[0035] W下结合附图和具体实施例对本发明提出的单向TVS器件结构作进一步详细说 明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用 非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用W方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目 的。
[003引如图12所示，本发明提供一种单向TVS器件结构，包括：
[0037]娃衬底 100;
[003引形成于所述娃衬底100正面的渗杂区110,所述渗杂区110与所述娃衬底100的渗 杂类型相反；
[0039] 刻蚀所述娃衬底100的正面形成的凹槽100'；
[0040] 依次淀积的第一氧化娃层141、氮氧化娃层142W及第二氧化娃层143,所述第一 氧化娃层141、氮氧化娃层142W及第二氧化娃层143覆盖所述娃衬底100的正面W及所述 凹槽100'的表面；
[0041] 暴露所述娃衬底100正面的接触孔140'；
[0042] 形成于所述接触孔140'中的正面金属层150a;W及
[0043] 形成于所述娃衬底100背面的背面金属层15化。
[0044] 本发明在凹槽100'内淀积第一氧化娃层141、氮氧化娃层142W及第二氧化娃 层143(Si02+Si0N+Si02 =层复合结构）进行填充保护，可W避免传统的磯娃玻璃作填充 时产生的厚度不均匀、空洞、易脱落等问题，其中第一氧化娃层141和第二氧化娃层143与 其他膜层具有良好的粘附性，而氮氧化娃层142不易吸潮，有利于提高单向TVS器件的可 靠性，并且采用淀积工艺形成的=层复合结构厚度较为致密均匀。发明人实验发现，本发 明制成的单向TVS器件结构，随娃衬底电阻率和结深的拉偏，该结构的电压范围可W做到 6. 0V-60V，工艺可控性强，产品可靠性高。
[0045] 进一步的，本发明在形成凹槽100'前，先在娃衬底100正面和背面同时淀积氮化 娃（Si3M)层作为掩蔽层，该样在刻蚀娃衬底100时，由于腐蚀娃的腐蚀液基本不腐蚀氮化 娃，一方面可W避免娃衬底正面采用常规光刻胶做掩蔽时所产生的脱胶问题，另一方面娃 衬底100背面的氮化娃层也可W保护娃衬底100背面不被腐蚀，从而保证娃衬底100整体 无变形。
[0046] 在形成所述氮化娃层之前，在所述娃衬底100的正面形成正面氧化娃层120a，在 所述娃衬底100的背面形成背面氧化娃层12化，所述正面氧化娃层120a和背面氧化娃层 120用于改善后续形成的氮化娃层与娃衬底100之间的粘附性。
[0047] 如图13所示，本发明的单向TVS器件结构的制作方法包括如下步骤；
[0048]S1;提供一娃衬底，并对所述娃衬底的正面进行渗杂形成渗杂区，所述渗杂区与所 述娃衬底的渗杂类型相反；
[0049]S2;刻蚀所述娃衬底的正面形成预定深度的凹槽；
[0050]S3;依次淀积第一氧化娃层、氮氧化娃层W及第二氧化娃层W覆盖所述娃衬底的 正面W及所述凹槽的表面；
[0051]S4;依次刻蚀所述第一氧化娃层、氮氧化娃层W及第二氧化娃层形成暴露所述娃 衬底正面的接触孔；
[0052]S5;在所述接触孔中形成正面金属层，并在所述娃衬底的背面形成背面金属层。
[ 0053] W下结合图1至图12更详细的描述本发明的单向TVS器件结构的制作方法。
[0054] 首先，如图1所示，提供一娃衬底100。本实施例中，所述娃衬底100为化娃衬底， 所述化娃衬底作为单向TVS器件的阴极，所述化娃衬底的电阻率例如在0. 005~0. 2Q. cm之间。
[00巧]接着，如图2所示，对娃衬底100的正面进行渗杂形成渗杂区110,W形成PN结。 本实施例中，对化娃衬底渗杂P+杂质形成一定结深（一般在10-20ym)的PN结，所述P+ 区110作为单向TVS器件的阳极。
[0056] 较佳的，对娃衬底100的正面进行渗杂的过程包括预扩W及再扩两个阶段，预扩 阶段通入P型渗杂源诸如=漠化棚，再扩阶段则通入氧源W在所述娃衬底100的正面和背 面均形成一定厚度氧化娃层，在此将形成于娃衬底100正面亦即P+区110表面的氧化娃层 称为正面氧化娃层120a，将形成于娃衬底100背面的氧化娃层称为背面氧化娃层120b，所 述正面氧化娃层120a和背面氧化娃层120用于改善后续形成的氮化娃层与娃衬底100之 间的粘附性。所述正面氧化娃层120a和背面氧化娃层12化的厚度均在1500~2500A之 间。
[0057] 接着，如图3所示，在所述娃衬底100的正面和背面同时淀积氮化娃层，由于本实 施例中娃衬底100的正面和背面皆形成了二氧化娃层，故而所述氮化娃层实际是覆盖于二 氧化娃层之上，在此将形成于正面氧化娃层120a上的氮化娃层称为正面氮化娃层130a，将 形成于背面氧化娃层12化上的氮化娃层称为背面氮化娃层13化。所述正面氮化娃层130a 和背面氮化娃层13化的厚度均在500~1500A之间。
[0058] 接着，如图4所示，对所述娃衬底100正面的氮化娃进行选择性光刻和刻蚀工艺， 形成图形化的氮化娃层。
[0059] 接着，如图5所示，W图形化的氮化娃层作掩膜，对所述娃衬底100正面的氧化娃 进行选择性刻蚀工艺，形成暴露所述娃衬底100的窗口。
[0060] 接着，如图6所示，W所述娃衬底100正面的氧化娃和氮化娃层作掩膜，刻蚀所述 娃衬底100的正面形成凹槽100'，所述凹槽100'的槽深通常在40~60ym之间。本发明 在形成凹槽前，先在娃衬底100正面和背面同时淀积氮化娃（Si3M)层作为掩蔽层，该样 在刻蚀娃衬底时，由于腐蚀娃的腐蚀液基本不腐蚀氮化娃，即可W避免娃衬底正面采用常 规光刻胶做掩蔽时所产生的脱胶问题，同时娃衬底100背面的氮化娃层也可W保护娃衬底 100背面不被腐蚀，从而保证娃衬底100整体无变形。
[0061] 接着，如图7所示，利用湿法刻蚀工艺同时除去衬底100正面和背面的氮化娃层， 所述湿法刻蚀工艺例如是采用热磯酸。
[0062] 接着，如图8~10所示，在所述凹槽100'内依次淀积第一氧化娃层141、氮氧化娃 层142W及第二氧化娃层143。其中，第一氧化娃层141和第二氧化娃层143的厚度例如在 4000~6000A之间，氮氧化娃层142的厚度例如在1000~3000A之间。通过在凹槽100' 内淀积SiO化Si0N+Si02 =层复合结构进行填充保护，可W避免传统的磯娃玻璃作填充时 产生的厚度不均匀、空洞、易脱落等问题，第一氧化娃层141和第二氧化娃层143与其他膜 层具有良好的粘附性，而氮氧化娃层142不易吸潮，有利于提高单向TVS器件的可靠性，并 且采用淀积工艺形成的=层复合结构厚度较为致密均匀。
[0063] 接着，如图11所示，刻蚀所述第一氧化娃层141、氮氧化娃层142W及第二氧化娃 层143形成接触孔140'。
[0064] 最后，如图12所示，在所述接触孔140'内形成正面金属层150a，在所述娃衬底100 的背面形成背面金属层15化，所述正面金属层150a和背面金属层15化例如为镶，可通过化 学锻等工艺形成。本实施例中，可W先在正面进行锻镶工艺形成正面金属层150a，然后背面 减薄到所需厚度后（此次背面氧化娃层12化在减薄工艺中已被除去），再直接用蒸发镶的 工艺完成背面金属层150b。或者，正面先不锻镶，而是背面减薄到所需厚度（背面氧化娃层 12化在减薄工艺中被除去）后，正面、背面一起完成锻镶从而形成正面金属层150a和背面 金属层15化。
[0065]W上W娃衬底为化衬底为例详细介绍了本发明的单向TVS器件结构及其制作方 法，但应当说明，此结构的单向TVS还可W拓展到P型娃衬底100。上述描述仅是对本发明 较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述 揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。
【主权项】
1. 一种单向TVS器件结构，其特征在于，包括： 硅衬底； 形成于所述硅衬底正面的掺杂区，所述掺杂区与所述硅衬底的掺杂类型相反； 刻蚀所述硅衬底正面形成的凹槽； 依次淀积于所述硅衬底正面上的第一氧化硅层、氮氧化硅层以及第二氧化硅层，所述 第一氧化硅层、氮氧化硅层以及第二氧化硅层覆盖所述凹槽的表面； 暴露所述硅衬底正面的接触孔； 形成于所述接触孔中的正面金属层；以及 形成于所述硅衬底背面的背面金属层。2. 如权利要求1所述的单向TVS器件结构，其特征在于，还包括： 形成于所述硅衬底正面的正面氧化硅层；以及 形成于所述硅衬底背面的背面氧化硅层。3. 如权利要求2所述的单向TVS器件结构，其特征在于，所述正面氧化硅层和背面氧化 硅层的厚度均在丨500~2500A之间。4. 如权利要求1至3中任一项所述的单向TVS器件结构，其特征在于，所述第一 氧化硅层和第二氧化硅层的厚度均在4000~6000A之间，所述氮氧化硅层的厚度在 1000~3000A 之间。5. 如权利要求1至3中任一项所述的单向TVS器件结构，其特征在于，所述凹槽的槽深 在40~60 μ m之间。6. -种单向TVS器件结构的制作方法，其特征在于，包括： 提供一硅衬底，并对所述硅衬底的正面进行掺杂形成掺杂区，所述掺杂区与所述硅衬 底的掺杂类型相反； 刻蚀所述硅衬底的正面形成预定深度的凹槽； 依次淀积第一氧化硅层、氮氧化硅层以及第二氧化硅层以覆盖所述硅衬底的正面以及 所述凹槽的表面； 依次刻蚀所述第一氧化硅层、氮氧化硅层以及第二氧化硅层形成暴露所述硅衬底正面 的接触孔；以及 在所述接触孔中形成正面金属层，在所述硅衬底的背面形成背面金属层。7. 如权利要求6所述的单向TVS器件结构的制作方法，其特征在于，对所述硅衬底的正 面进行掺杂的过程包括预扩阶段以及再扩阶段，所述预扩阶段通入掺杂源，所述再扩阶段 通入氧源以在所述硅衬底的正面形成正面氧化硅层，并在所述硅衬底的背面形成背面氧化 娃层。8. 如权利要求7所述的单向TVS器件结构的制作方法，其特征在于，刻蚀所述硅衬底的 正面形成预定深度的凹槽之前，还包括： 在所述正面氧化硅层上形成正面氮化硅层，并在所述背面氧化硅层上形成背面氮化硅 层； 对所述正面氮化硅层进行选择性光刻和刻蚀工艺，再对所述正面氧化硅层进行选择性 刻蚀工艺，以形成暴露所述硅衬底正面的窗口。9. 如权利要求8所述的单向TVS器件结构的制作方法，其特征在于，刻蚀所述硅衬底的 正面形成预定深度的凹槽之后，湿法去除所述正面氮化硅层和背面氮化硅层。10. 如权利要求7所述的单向TVS器件结构的制作方法，其特征在于，所述正面氧化硅 层和背面氧化硅层的厚度均在丨500~2500A之间。11. 如权利要求7所述的单向TVS器件结构的制作方法，其特征在于，所述正面氮化硅 层和背面氮化硅层的厚度均在500~丨500A之间。12. 如权利要求6至11中任一项所述的单向TVS器件结构的制作方法，其特征在于，所 述第一氧化硅层和第二氧化硅层的厚度均在4000~6000A之间，所述氮氧化硅层的厚度 在丨000~3000A之间。13. 如权利要求6至11中任一项所述的单向TVS器件结构的制作方法，其特征在于，所 述凹槽的槽深在40~60 μ m之间。
【专利摘要】本发明提供了一种单向TVS器件结构及其制作方法，在凹槽内淀积第一氧化硅层、氮氧化硅层以及第二氧化硅层进行填充保护，避免传统的磷硅玻璃作填充时产生的厚度不均匀、空洞、易脱落等问题，其中第一氧化硅层和第二氧化硅层与其他膜层具有良好的粘附性，氮氧化硅层不易吸潮，有利于提高单向TVS器件的可靠性。此外，本发明在硅衬底正面和背面淀积氮化硅层作为掩蔽层，这样在刻蚀硅衬底形成凹槽时，由于腐蚀硅的腐蚀液基本不腐蚀氮化硅，可避免硅衬底正面采用常规光刻胶做掩蔽时所产生的脱胶问题，同时硅衬底背面的氮化硅层也可以保护硅衬底背面不被腐蚀，从而保证硅衬底整体无变形。
【IPC分类】H01L29/06, H01L29/66, H01L29/861
【公开号】CN104900716
【申请号】CN201510252753
【发明人】张常军, 王平, 陈祖银, 周琼琼
【申请人】杭州士兰集成电路有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月18日
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