[實用新型]一種雙向超低電容瞬態電壓抑制器

有效

• 申請號: 201621030298.1
• 申請日: 2016-08-31
• 公開（公告）號: CN206301790U
• 公開（公告）日: 2017-07-04
• 發明（設計）人: 周源;淮永進;徐遠
• 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;H01L27/02;H01L21/822
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司11257
• 代理人: 付生輝,張雪梅

技術領域

本實用新型涉及半導體微電子技術領域，具體地說，本實用新型涉及一種雙向超低電容瞬態電壓抑制器。

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。

相對于單向TVS器件，雙向TVS器件由于具有正、反兩個方向的常規電性I-V曲線基本對稱的特征，從而在實際應用中，能同時保護電路的兩個方向，所以應用范圍更廣。

消費類電子的市場飛速發展，以手機和移動終端為代表的電子產品性能不斷提升，手機或移動終端等對反應速度、傳輸速度都有較高要求，小于1pF的超低電容是TVS須滿足的硬性指標。

因此結合了低電容設計的雙向TVS將具有很大市場前景。

現有技術的雙向TVS，一般為縱向的NPN或PNP結構構成，如圖1所示，可以實現較大的功率和較好的電壓對稱性，且成本低廉，工藝簡單。但這個結構無法實現低電容。

另外的一種方案是利用如名稱為“一種低電容瞬態電壓抑制器件及制備方法”的中國專利申請201410841443.3的技術，該技術為單向低電容TVS，想實現雙向須將兩組分離的、性能完全一樣的單向低電容TVS器件按照圖2方式串聯。由于電源和地兩端完全對稱，可以實現雙向超低電容性能。

但這個結構存在以下不足：

1、需要兩組芯片串聯封裝，成本較高；

2、對于較小的封裝體，兩組芯片無法同時封裝。

另外的一種方案是雙路單向低電容，直接將一個兩通道的單向低電容TVS器件的通道端引出，如圖3所示，由于兩個通道端完全對稱，可以實現雙向超低電容性能。

但這個結構存在以下不足：

1、兩個通道端必須同時從正面引出，從而導致芯片面積較大，不適合較小的封裝體；

2、封裝時兩個通道端必須各打一根金屬線，成本較高。

再一種方案是封裝集成，用多顆獨立的PIN二極管和普通TVS管封裝集成的方式實現雙向低電容，如圖4所示。

這個結構存在以下不足：

1、每個基島上要放置2顆芯片，從而導致封裝缺陷的幾率變高，增加了Die bonding的成本；

2、封裝時兩個通道必須各打一根金屬線，成本較高；

3、多顆芯片的集成封裝要求更大的空間，增加了整體尺寸，不適合較小的封裝體。

可見，仍然需要一種雙向超低電容TVS及其制造方法，來克服上述不足中的至少之一。

實用新型內容

本實用新型要解決上述技術問題至少之一，本實用新型公開了一種利用單片集成工藝制作的超低電容雙向浪涌保護器件，本實用新型采用的技術方案如下：

本實用新型第一方面提供了一種雙向超低電容瞬態電壓抑制器(TVS)，包括：

第一導電類型的半導體襯底；

第二導電類型的第一外延層，形成在該襯底上；

第一導電類型的第一埋層，該第一埋層自第一外延層表面延伸至其內，第一埋層所環繞的第一外延層的區域為隔離島；

在隔離島內形成的第一導電類型的第三埋層，其延伸進入第一外延層；

形成第一導電類型的第三外延層；

在隔離島區域上方的第三外延層內形成的第二導電類型的隔離，其從第三外延層表面延伸進入第一外延層；

第一導電類型的第一摻雜區，形成在第三埋層上方的第三外延層中；

第一導電類型的第二摻雜區，包括與隔離接觸的第二摻雜區和由隔離所環繞的區域內的第二摻雜區；

第二導電類型的第三摻雜區，形成在第一摻雜區環繞的第三外延層中；

其中相互接觸的隔離和第二摻雜區分別作為第一TVS管的陽極和陰極，第一外延層和襯底分別作為第二TVS管的陽極和陰極，第三摻雜區和第一摻雜區分別作為上整流二極管的陽極和陰極，由隔離所環繞的區域內的第二摻雜區作為下整流二極管的陰極，下整流二極管與第一、第二TVS管共用陽極；

并且其中第一導電類型與第二導電類型相反。