一种具有三路保护的晶闸管浪涌抑制器的制作方法

本实用新型涉及一种具有三路保护的晶闸管浪涌抑制器。

背景技术：

晶闸管浪涌抑制器是一种通信系统中防止雷击浪涌的保护器件，目前，在某些应用领域内需要三路保护的晶闸管浪涌抑制器，其安装过程中需分别安装三个晶闸管浪涌抑制器，且该三个晶闸管浪涌抑制器的一端引出同一个电极，形成三路双向保护的晶闸管浪涌抑制器，其线路安装过程操作复杂，成品制作成本高等现象。如果用三颗芯片分别单独封装在一起，但是封装工艺有难度，容易出现产品可靠性等问题；并且三颗单独的芯片工作机理额外会增加损耗，产品性能会衰减。

因此，需要提供一种新的技术方案来解决上述问题。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种具有三路保护的晶闸管浪涌抑制器。

为解决上述技术问题，本实用新型的一种具有三路保护的晶闸管浪涌抑制器，包括N型硅片，所述N型硅片上分布有隔离区P⁺，所述N型硅片表面生长有氧化层，所述N型硅片正面有三个区域光刻有P-BASE区，所述P-BASE区光刻有P⁺区和N⁺区,所述N型硅片背面有两个区域光刻有N⁺区和P⁺区，在所述氧化层间隙刻蚀有电极，所述N型硅片背面刻蚀有金属层。

一种具有三路保护的晶闸管浪涌抑制器的制造方法，包括以下步骤：

1）选择片厚200～300μm，电阻率为20-60Ω·cm的N型硅片（1）；

2）在硅片N型硅片表面生长氧化层，进行隔离区P⁺区的光刻，光刻后进行隔离区P⁺区硅片表面均匀涂上乳胶源并且通过氮气和氧气，扩散，再分布，形成沉积层；此步骤主要将所形成的晶闸管浪涌抑制器隔离起来，从而形成三路保护的功能。

3）进行P-BASE区中P⁺区的光刻，光刻后进行P-BASE区中P⁺区的硅片表表面均匀涂上乳胶源并且通过氮气和氧气，扩散，再分布，形成沉积层；

4）进行背面N⁺区光刻，光刻后进行背面N⁺区在1000-1200℃下，通入携带POCl3 的氮气和氧气，扩散1~1.5 h，或者N型离子注入、推结，注入条件为：剂量1e14～1e16cm^-2、能量60～100KeV，推结条件为：温度1100℃～1250℃、时间120min～240min、N2流量为5～16L/min；此步骤是在背面形成N+区扩散，目的是使每个隔离的晶闸管浪涌抑制器形成单向保护的功能。

5）进行P^-BASE区（3）和背面P⁺区的光刻，光刻后进行P-BASE区和背面P⁺区的硅片表面均匀涂上液态B2O3乳胶源并且通过氮气和氧气，扩散0.5~1 h，硼再分布，1200~1230℃ /10-20h 氮气氛围下再分布，形成结深15-30um 的P-BASE区和背面P⁺区的沉积层；或者通过P型离子注入、推结，注入条件为：剂量1e14～1e16cm^-2、能量80～120KeV，推结条件为：温度1200℃～1230℃、时间600min～900min、N2流量为5～16L/min；形成结深15-30um。

6）进行P-BASE区（3）中N⁺区光刻，光刻后进行P-BASE区中N⁺区在1000-1200℃下，通入携带POCl3 的氮气和氧气，扩散0.5~1 h；或N型离子注入、推结，注入条件为：剂量1e14～5e15cm^-2、能量60～100KeV，推结条件为：温度950℃～1150℃、时间20min～100min、N2流量为5～16L/min；

7）硼磷硅玻璃钝化、接触孔刻蚀；

8）金属淀积、光刻、刻蚀，氧化层间隙形成T1/T2/T3电极，N型硅片背面形成金属层；

9）合金，炉温400～530℃、时间10min～30 min、真空度10^-3Pa。

隔离区P⁺和P⁺区光刻后，在其硅片表面均匀涂上液态B2O3乳胶源并且通过氮气和氧气，扩散1~1.5 h，硼再分布，1230~1270℃ /50~100h 氮气氛围下再分布，形成结深50-100um 的沉积层。

晶闸管浪涌抑制器用半导体材料SOI、碳化硅、氮化镓、砷化镓、磷化铟或锗硅制得。

本实用新型的晶闸管浪涌抑制器，其制作方法，通过体内电场的优化，设计多路表面并联半导体保护器，集成了多个晶闸管浪涌抑制器的功率所形成的保护电路，具有多通道过压保护功能，芯片在工作中，电流横向流动，衬底功率为零。并且降低封装工艺的难度，从三颗单独的芯片整合成单颗集成度高的芯片。

附图说明

图1为本实用新型中三路保护的晶闸管浪涌抑制器的结构示意图。

图2是本实用新型中三路保护的晶闸管浪涌抑制器的等效电路图，T1，T2，T3代表三个电极。

图3是晶闸管浪涌抑制器的工艺步骤流程图。

其中：1、N型硅片，2、P⁺隔离区，3、P^-BASE区，4、P^-BASE区中的P⁺区，5、P^-BASE区中的N⁺区，6、背面N⁺区，7、背面P⁺区，8、氧化层，9、电极，10、背面金属。

具体实施方式

为了加深对本实用新型的理解，下面将结合实施例和附图对本实用新型作进一步详述，该实施例仅用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的保护范围的限定。

本实用新型的一种具有三路保护的晶闸管浪涌抑制器，包括N型硅片1， N型硅片1上分布有隔离区P⁺2，N型硅片1表面生长有氧化层8， N型硅片1正面有三个区域光刻有P-BASE区3，P-BASE区3光刻有P⁺区4和N⁺区5,N型硅片1背面有两个区域光刻有N⁺区6和P⁺区7，在氧化层8间隙刻蚀有电极9，N型硅片1背面刻蚀有金属层10。

实施例1-6为晶闸管浪涌抑制器的制造方法的实施例。

实施例1

一种具有三路保护的晶闸管浪涌抑制器的制造方法，包括以下步骤：

1）选择片厚200μm，电阻率为20Ω·cm的N型硅片1；

2）在硅片N型硅片1表面生长氧化层8，进行隔离区P⁺区2的光刻，光刻后进行隔离区P⁺区2硅片表面均匀涂上液态B2O3乳胶源并且通过氮气和氧气，扩散1h，硼再分布，1230℃ /50h 氮气氛围下再分布，形成结深50um 的沉积层；

3）进行P-BASE区3中P⁺区4的光刻，光刻后进行P-BASE区3中P⁺区4的硅片表面均匀涂上液态B2O3乳胶源并且通过氮气和氧气，扩散0.5h，硼再分布，1230℃ /50h 氮气氛围下再分布，形成结深50um 的P-BASE区3中P⁺区4的沉积层，经过这次再分布之后隔离区P⁺区2的结深可以达到100um；

4）进行背面N⁺区6光刻，光刻后进行背面N⁺区6在1000℃下，通入携带POCl3 的氮气和氧气，扩散1h，或者N型离子注入、推结，注入条件为：剂量1e14cm^-2、能量60KeV，推结条件为：温度1100℃、时间120min、N2流量为5L/min；

5）进行P^-BASE区3和背面P⁺区7的光刻，光刻后进行P-BASE区3和背面P⁺区7的硅片表面均匀涂上液态B2O3乳胶源并且通过氮气和氧气，扩散0.5h，硼再分布，1200℃ /10h 氮气氛围下再分布，形成结深15um 的P-BASE区3和背面P⁺区7的沉积层；或者通过P型离子注入、推结，注入条件为：剂量1e14cm^-2、能量80KeV，推结条件为：温度1200℃℃、时间600min、N2流量为5L/min；形成结深15um。

6）进行P-BASE区3中N⁺区5光刻，光刻后进行P-BASE区3中N⁺区5在1000℃下，通入携带POCl3 的氮气和氧气，扩散0.5h；或N型离子注入、推结，注入条件为：剂量1e14cm^-2、能量60KeV，推结条件为：温度950℃、时间20min、N2流量为5L/min；

7）硼磷硅玻璃钝化、接触孔刻蚀；

8）金属淀积、光刻、刻蚀，氧化层8间隙形成T1/T2/T3电极9，N型硅片1背面形成金属层10；

9）合金，炉温400℃、时间10min、真空度10^-3Pa。

实施例2

一种具有三路保护的晶闸管浪涌抑制器的制造方法，包括以下步骤：

1）选择片厚220μm，电阻率为30Ω·cm的N型硅片1；

2）在硅片N型硅片1表面生长氧化层8，进行隔离区P⁺区2的光刻，光刻后进行隔离区P⁺区2硅片表面均匀涂上液态B2O3乳胶源并且通过氮气和氧气，扩散1.1 h，硼再分布，1235℃ /60h 氮气氛围下再分布，形成结深60um 的沉积层；

3）进行P-BASE区3中P⁺区4的光刻，光刻后进行P-BASE区3中P⁺区4的硅片表面均匀涂上液态B2O3乳胶源并且通过氮气和氧气，扩散0.6 h，硼再分布，1235℃ /60h 氮气氛围下再分布，形成结深60um 的P-BASE区3中P⁺区4的沉积层，经过这次再分布之后隔离区P⁺区2的结深可以达到110um；

4）进行背面N⁺区6光刻，光刻后进行背面N⁺区6在1050℃下，通入携带POCl3 的氮气和氧气，扩散1.1 h，或者N型离子注入、推结，注入条件为：剂量1e14cm^-2、能量70KeV，推结条件为：温度1150℃、时间125min、N2流量为7L/min；

5）进行P^-BASE区3和背面P⁺区7的光刻，光刻后进行P-BASE区3和背面P⁺区7的硅片表面均匀涂上液态B2O3乳胶源并且通过氮气和氧气，扩散0.6h，硼再分布，1205℃ /12h 氮气氛围下再分布，形成结深18um 的P-BASE区3和背面P⁺区7的沉积层；或者通过P型离子注入、推结，注入条件为：剂量1e14cm^-2、能量85KeV，推结条件为：温度1205℃℃、时间650min、N2流量为7L/min；形成结深17um。

6）进行P-BASE区3中N⁺区5光刻，光刻后进行P-BASE区3中N⁺区5在1050℃下，通入携带POCl3 的氮气和氧气，扩散0.6 h；或N型离子注入、推结，注入条件为：剂量1e14cm^-2、能量65KeV，推结条件为：温度1000℃℃、时间30min、N2流量为7L/min；

7）硼磷硅玻璃钝化、接触孔刻蚀；

8）金属淀积、光刻、刻蚀，氧化层8间隙形成T1/T2/T3电极9，N型硅片1背面形成金属层10；

9）合金，炉温420℃、时间12 min、真空度10^-3Pa。

实施例3

一种具有三路保护的晶闸管浪涌抑制器的制造方法，包括以下步骤：

1）选择片厚240μm，电阻率为30Ω·cm的N型硅片1；

2）在硅片N型硅片1表面生长氧化层8，进行隔离区P⁺区2的光刻，光刻后进行隔离区P⁺区2硅片表面均匀涂上液态B2O3乳胶源并且通过氮气和氧气，扩散1.2 h，硼再分布，1240℃ /65h 氮气氛围下再分布，形成结深65um 的沉积层；

3）进行P-BASE区3中P⁺区4的光刻，光刻后进行P-BASE区3中P⁺区4的硅片表面均匀涂上液态B2O3乳胶源并且通过氮气和氧气，扩散0.7h，硼再分布，1240℃ /65h 氮气氛围下再分布，形成结深65um 的P-BASE区3中P⁺区4的沉积层，经过这次再分布之后隔离区P⁺区2的结深可以达到140um；

4）进行背面N⁺区6光刻，光刻后进行背面N⁺区6在1100℃下，通入携带POCl3 的氮气和氧气，扩散1.2 h，或者N型离子注入、推结，注入条件为：剂量1e15cm^-2、能量70KeV，推结条件为：温度1180℃、时间125min、N2流量为9L/min；

5）进行P^-BASE区3和背面P⁺区7的光刻，光刻后进行P-BASE区3和背面P⁺区7的硅片表面均匀涂上液态B2O3乳胶源并且通过氮气和氧气，扩散0.7h，硼再分布，1210℃ /15h 氮气氛围下再分布，形成结深20um 的P-BASE区3和背面P⁺区7的沉积层；或者通过P型离子注入、推结，注入条件为：剂量1e15cm^-2、能量95KeV，推结条件为：温度1215℃、时间700min、N2流量为9L/min；形成结深20um。

6）进行P-BASE区3中N⁺区5光刻，光刻后进行P-BASE区3中N⁺区5在1100℃下，通入携带POCl3 的氮气和氧气，扩散0.5~1 h；或N型离子注入、推结，注入条件为：剂量1e15cm^-2、能量75KeV，推结条件为：温度1050℃℃、时间50min、N2流量为9L/min；

7）硼磷硅玻璃钝化、接触孔刻蚀；

8）金属淀积、光刻、刻蚀，氧化层8间隙形成T1/T2/T3电极9，N型硅片1背面形成金属层10；

9）合金，炉温460℃、时间18 min、真空度10^-3Pa。

实施例4

一种具有三路保护的晶闸管浪涌抑制器的制造方法，包括以下步骤：

1）选择片厚260μm，电阻率为45Ω·cm的N型硅片（1）；

2）在硅片N型硅片1表面生长氧化层8，进行隔离区P⁺区2的光刻，光刻后进行隔离区P⁺区2硅片表面均匀涂上液态B2O3乳胶源并且通过氮气和氧气，扩散1.3 h，硼再分布，1255℃ /80h 氮气氛围下再分布，形成结深80um 的沉积层；

3）进行P-BASE区3中P⁺区4的光刻，光刻后进行P-BASE区3中P⁺区4的硅片表面均匀涂上液态B2O3乳胶源并且通过氮气和氧气，扩散0.8h，硼再分布，1260℃ /80h 氮气氛围下再分布，形成结深50-100um 的P-BASE区3中P⁺区4的沉积层，经过这次再分布之后隔离区P⁺区2的结深可以达到125um；

4）进行背面N⁺区6光刻，光刻后进行背面N⁺区6在1150℃下，通入携带POCl3 的氮气和氧气，扩散1.3 h，或者N型离子注入、推结，注入条件为：剂量1e15cm^-2、能量80KeV，推结条件为：温度1210℃、时间200min、N2流量为12L/min；

5）进行P^-BASE区3和背面P⁺区7的光刻，光刻后进行P-BASE区3和背面P⁺区7的硅片表面均匀涂上液态B2O3乳胶源并且通过氮气和氧气，扩散0.8h，硼再分布，1225℃ /16h 氮气氛围下再分布，形成结深25um 的P-BASE区3和背面P⁺区7的沉积层；或者通过P型离子注入、推结，注入条件为：剂量1e15cm^-2、能量100KeV，推结条件为：温度1210℃、时间850min、N2流量为12L/min；形成结深25um。

6）进行P-BASE区3中N⁺区5光刻，光刻后进行P-BASE区3中N⁺区5在1150℃下，通入携带POCl3 的氮气和氧气，扩散0.7 h；或N型离子注入、推结，注入条件为：剂量3e14cm^-2、能量80KeV，推结条件为：温度1110℃、时间80min、N2流量为10L/min；

7）硼磷硅玻璃钝化、接触孔刻蚀；

8）金属淀积、光刻、刻蚀，氧化层8间隙形成T1/T2/T3电极9，N型硅片1背面形成金属层10；

9）合金，炉温510℃、时间25 min、真空度10^-3Pa。

实施例5

一种具有三路保护的晶闸管浪涌抑制器的制造方法，包括以下步骤：

1）选择片厚280μm，电阻率为55Ω·cm的N型硅片（1）；

2）在硅片N型硅片1表面生长氧化层8，进行隔离区P⁺区2的光刻，光刻后进行隔离区P⁺区2硅片表面均匀涂上液态B2O3乳胶源并且通过氮气和氧气，扩散1.4 h，硼再分布，1260℃ /90h 氮气氛围下再分布，形成结深90um 的沉积层；

3）进行P-BASE区3中P⁺区4的光刻，光刻后进行P-BASE区3中P⁺区4的硅片表面均匀涂上液态B2O3乳胶源并且通过氮气和氧气，扩散0.9 h，硼再分布，1260℃ /90h 氮气氛围下再分布，形成结深90um 的P-BASE区3中P⁺区4的沉积层，经过这次再分布之后隔离区P⁺区2的结深可以达到140um；

4）进行背面N⁺区6光刻，光刻后进行背面N⁺区6在1150℃下，通入携带POCl3 的氮气和氧气，扩散1.4 h，或者N型离子注入、推结，注入条件为：剂量1e16cm^-2、能量90KeV，推结条件为：温度12400℃、时间235min、N2流量为14L/min；

5）进行P^-BASE区3和背面P⁺区7的光刻，光刻后进行P-BASE区3和背面P⁺区7的硅片表面均匀涂上液态B2O3乳胶源并且通过氮气和氧气，扩散0.8 h，硼再分布， 1220℃ /18h 氮气氛围下再分布，形成结深28um 的P-BASE区3和背面P⁺区7的沉积层；或者通过P型离子注入、推结，注入条件为：剂量1e16cm^-2、能量115KeV，推结条件为：温度1225℃、时间850min、N2流量为15L/min；形成结深28um。

6）进行P-BASE区3中N⁺区5光刻，光刻后进行P-BASE区3中N⁺区5在1150℃下，通入携带POCl3 的氮气和氧气，扩散0.8h；或N型离子注入、推结，注入条件为：剂量4e15cm^-2、能量95KeV，推结条件为：温度1130℃、时间90min、N2流量为13L/min；

7）硼磷硅玻璃钝化、接触孔刻蚀；

8）金属淀积、光刻、刻蚀，氧化层8间隙形成T1/T2/T3电极9，N型硅片1背面形成金属层10；

9）合金，炉温520℃、时间28min、真空度10^-3Pa。

实施例6

一种具有三路保护的晶闸管浪涌抑制器的制造方法，包括以下步骤：

1）选择片厚300μm，电阻率为60Ω·cm的N型硅片1；

2）在硅片N型硅片1表面生长氧化层8，进行隔离区P⁺区2的光刻，光刻后进行隔离区P⁺区2硅片表面均匀涂上液态B2O3乳胶源并且通过氮气和氧气，扩散1.5 h，硼再分布， 1270℃ /100h 氮气氛围下再分布，形成结深100um 的沉积层；

3）进行P-BASE区3中P⁺区4的光刻，光刻后进行P-BASE区3中P⁺区4的硅片表面均匀涂上液态B2O3乳胶源并且通过氮气和氧气，扩散1 h，硼再分布， 1270℃ /100h 氮气氛围下再分布，形成结深100um 的P-BASE区3中P⁺区4的沉积层，经过这次再分布之后隔离区P⁺区2的结深可以达到150um；

4）进行背面N⁺区6光刻，光刻后进行背面N⁺区6在1200℃下，通入携带POCl3 的氮气和氧气，扩散1.5 h，或者N型离子注入、推结，注入条件为：剂量1e16cm^-2、能量100KeV，推结条件为：温度1250℃、时间240min、N2流量为16L/min；

5）进行P^-BASE区3和背面P⁺区7的光刻，光刻后进行P-BASE区3和背面P⁺区7的硅片表面均匀涂上液态B2O3乳胶源并且通过氮气和氧气，扩散1 h，硼再分布， 1230℃ /20h 氮气氛围下再分布，形成结深30um 的P-BASE区3和背面P⁺区7的沉积层；或者通过P型离子注入、推结，注入条件为：剂量1e16cm^-2、能量120KeV，推结条件为：温度1230℃、时间900min、N2流量为16L/min；形成结深30um。

6）进行P-BASE区3中N⁺区5光刻，光刻后进行P-BASE区3中N⁺区（5）在1200℃下，通入携带POCl3 的氮气和氧气，扩散1 h；或N型离子注入、推结，注入条件为：剂量5e15cm^-2、能量100KeV，推结条件为：温度1150℃、时间100min、N2流量为16L/min；

7）硼磷硅玻璃钝化、接触孔刻蚀；

8）金属淀积、光刻、刻蚀，氧化层8间隙形成T1/T2/T3电极9，N型硅片1背面形成金属层10；

9）合金，炉温530℃、时间30 min、真空度10^-3Pa。

晶闸管浪涌抑制器用半导体材料SOI、碳化硅、氮化镓、砷化镓、磷化铟或锗硅制得。

本实用新型通过体内电场的优化，设计多路表面并联半导体保护器，集成了多个晶闸管浪涌抑制器的功率所形成的保护电路，具有多通道过压保护功能，芯片在工作中，电流横向流动，衬底功率为零。该工艺降低了封装工艺的难度，从三颗单独的芯片整合成单颗集成度高的芯片。