[發明專利]雙向低電容TVS器件及其制造方法

有效

• 申請號: 201711475900.1
• 申請日: 2017-12-29
• 公開（公告）號: CN108321185B
• 公開（公告）日: 2023-10-24
• 發明（設計）人: 張常軍;徐敏杰;周瓊瓊
• 申請（專利權）人: 杭州士蘭集成電路有限公司
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L27/02;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;張靖琳

公開了一種雙向低電容TVS器件及其制造方法中，通過半導體集成工藝形成雙向低電容TVS器件由此可以提高雙向低電容TVS器件的可靠性。進一步地，在雙向低電容TVS器件中形成的第一普通二極管與第一穩壓二極管縱向串聯以及第二普通二極管與第二穩壓二極管縱向串聯，降低雙向低電容TVS器件的體積。相較于現有技術的雙向低電容TVS器件能夠較大地減小電容，使電源Vcc對地GND的電容可以達到小于0.9pF，正、反向ESD能力都可以達到大于15kV。

技術領域

本發明涉及半導體制造技術領域，特別涉及一種雙向低電容TVS器件及其制造方法。

背景技術

目前市場上集成的雙向低電容TVS器件通常是將由第一普通二極管D1與第一穩壓二極管Z1串聯形成的第一支路與第二普通二極管D2與第二穩壓二極管Z2串聯形成的第二支路并聯組合形成(見圖1)，從電源Vcc對地GND的I～V曲線來看，正、反特性仍然相當于一個普通二極管，但等效電路對應的電容卻遠遠低于相同電壓的單個普通TVS二極管。

集成的雙向低電容VTS器件，其電源Vcc對地GND的電容值C_T可以表示為：

其中，C_D1為第一普通二極管D1的電容，C_D1為第二普通二極管D2的電容，C_Z1為第一穩壓二極管Z1的電容，C_Z2為第二穩壓二極管Z2的電容。這里C_D1和C_D2都較小，C_Z1和C_Z2要比前兩者大一個數量級，所以第一普通二極管D1與第一穩壓二極管Z1串聯后的第一電容基本等同于第一普通二極管D1的電容；第二普通二極管D2與第二穩壓二極管Z2串聯后的第二電容基本等同于第二普通二極管D2的電容。即整個等效電路的電容基本等同于第一普通二極管D1的電容和第二普通二極管D2的電容之和。

當電源Vcc加正電位，地GND加負電位時：由于第二普通二極管D2擊穿電壓較高，第一穩壓二極管Z1擊穿電壓較低，所以第一穩壓二極管Z1率先擊穿，電源Vcc對地GND的反向擊穿電壓可以表示為：

V_BR＝Vf_D1+V_Z1

其中，Vf_D1為第一普通二極管D1的正向壓降；VZ1為第一穩壓二極管Z1的電壓。

當電源Vcc加負電位，地GND加正電位時：由于第二普通二極管D2擊穿電壓較高，第二穩壓二極管Z2擊穿電壓較低，所以第二第一穩壓二極管Z1率先擊穿，電源Vcc對地GND的反向擊穿電壓可以表示為：

V_BR＝Vf_D2+V_Z2

其中，Vf_D2為第二普通二極管D2的正向壓降；VZ2為第二穩壓二極管Z2的電壓。

可見組合而成的雙向低電容TVS器件正、反向特性基本相當于一個普通雙向二極管，其反向擊穿電壓主要受第一穩壓二極管Z1和第二穩壓二極管Z2的擊穿電壓控制；電容主要受C_D1和C_D2控制，所以為了實現低電容，實際就是降低C_D1和C_D2；同時電源Vcc對地GND的正、反方向靜電放電(Electrostatic Discharge，ESD)能力實際也是分別等同于D1、D2兩個二極管的正向ESD能力(第一穩壓二極管Z1和第二穩壓二極管Z2的反向擊穿電壓較低，一般在3.3～7.0V之間，其反向ESD能力很高，可以不予考慮)。所以為了實現高ESD能力，實際就是提高D1、D2兩個二極管的正向ESD能力。

目前開發的雙向低電容TVS器件受當時器件結構和產品性能限制的原因，芯片尺寸相對較大，大于260μm×260μm，無法滿足DFN0603之類的小型封裝。