[發明專利]容性二極管組件及其制造方法

在審

• 申請號: 201510516281.0
• 申請日: 2015-08-20
• 公開（公告）號: CN105185782A
• 公開（公告）日: 2015-12-23
• 發明（設計）人: 周源;張彥秀;韋仕貢;徐鴻卓
• 申請（專利權）人: 北京燕東微電子有限公司
• 主分類號: H01L27/08
• 分類號: H01L27/08;H01L21/822
• 代理公司: 北京成創同維知識產權代理有限公司 11449
• 代理人: 蔡純;高青

公開了容性二極管組件及其制造方法。所述容性二極管組件包括：第一導電類型的半導體襯底；位于半導體襯底上的第二導電類型的外延層，第二導電類型與第一導電類型不同；第一導電類型的隔離區，從外延層的表面穿過外延層延伸至半導體襯底中，從而在外延層中限定第一二極管的第一有源區和第二二極管的第二有源區，并且將第一有源區和第二有源區彼此隔開；第一導電類型的第一摻雜區，在第一有源區從外延層表面延伸至外延層中；第二導電類型的第二摻雜區，在第二有源區從外延層表面延伸至外延層中；以及互連結構，將隔離區和外延層位于第一有源區的部分彼此電連接。該容性二極管組件可以作為無極性的電容元件，可以提高瞬態電壓抑制器的瞬態響應速度。

技術領域

本發明涉及微電子技術領域，更具體地，涉及容性二極管組件及其制造方法。

背景技術

瞬態電壓抑制器TVS(Transient Voltage Suppressor)是在穩壓管基礎上發展的高效能電路保護器件。TVS二極管的外形與普通穩壓管無異，然而，由于特殊的結構和工藝設計，TVS二極管的瞬態響應速度和浪涌吸收能力遠高于普通穩壓管。例如，TVS二極管的響應時間僅為10-12秒，并且可以吸收高達數千瓦的浪涌功率。在反向應用條件下，當承受一個高能量的大脈沖時，TVS二極管的工作阻抗會快速降至極低的導通值，從而允許大電流通過，同時，將電壓箝位在預定水平。因此，TVS二極管可以有效地保護電子線路中的精密元器件免受各種浪涌脈沖的損壞。

傳統的TVS二極管的制造工藝比較簡單，一般是在P+襯底/N+襯底上通過異型摻雜直接形成PN結。TVS二極管的響應速度與其電容密切相關。傳統的TVS二極管主要應用在消費類電子產品中的數據端子，如鍵盤、側鍵和電源線等。由于此類端子速度較慢，對TVS二極管的瞬態響應速度要求不高，電容一般在20pF以上。然而，視頻數據線具有極高的數據傳輸率(其數據傳輸率高達480M，有的視頻數據傳輸率達到1G以上)。因此，對于視頻線路的保護，傳統的TVS二極管的瞬態響應速度就不能滿足使用要求。在視頻傳輸中，TVS二極管的電容要求小于1.0pF。

在現有的TVS器件中，普通的整流二極管作為小電容值的附加電容，與齊納二極管串聯。該TVS器件的電容值將取決于附加電容的電容值。由于整流二極管的單向導電特性，該TVS器件也是單向器件，可以實現單向低電容ESD防護功能。然而，由于寄生效應及散熱不良，該TVS器件很難達到較高的瞬態功率。

因此，針對TVS器件的應用，期望開發新型的容性器件，在提高瞬態響應速度的同時，兼顧單向和雙向應用要求，降低工藝復雜度和成本，以及提供高保護電壓。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種可以用于單向或雙向TVS器件的容性二極管組件，該容性二極管組件具有超低電容，從而提高TVS器件的瞬態響應速度。

根據本發明的一方面，提供一種容性二極管組件，包括：第一導電類型的半導體襯底；位于半導體襯底上的第二導電類型的外延層，第二導電類型與第一導電類型不同；第一導電類型的隔離區，從外延層的表面穿過外延層延伸至半導體襯底中，從而在外延層中限定第一二極管的第一有源區和第二二極管的第二有源區，并且將第一有源區和第二有源區彼此隔開；第一導電類型的第一摻雜區，在第一有源區從外延層表面延伸至外延層中；第二導電類型的第二摻雜區，在第二有源區從外延層表面延伸至外延層中；以及互連結構，將隔離區和外延層位于第一有源區的部分彼此電連接。

優選地，所述互連結構包括第一互連引線。

優選地，所述容性二極管組件還包括：位于外延層上的絕緣層；以及第二互連引線，與第一摻雜區和和第二摻雜區電連接，其中，所述第一互連引線和所述第二互連引線分別穿過絕緣層到達各自的摻雜區。

優選地，所述互連結構還包括第二導電類型的第三摻雜區，從外延層表面延伸至外延層中，所述第一互連引線與隔離區和第三摻雜區接觸。