[實(shí)用新型]一種超低電容TVS器件結(jié)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201720559086.0
• 申請日: 2017-05-19
• 公開（公告）號: CN206947345U
• 公開（公告）日: 2018-01-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱偉東;趙泊然
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇應(yīng)能微電子有限公司
• 主分類號: H01L27/02
• 分類號: H01L27/02;H01L27/08;H01L29/06
• 代理公司: 常州市華信天成專利代理事務(wù)所(普通合伙)32294
• 代理人: 錢鎖方

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種超低電容TVS器件結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

集成電路線寬尺寸的不斷縮小要求電子器件的工作電壓不斷降低。同時這也導(dǎo)致電路中以靜電放電(ESD)或其他形式存在的瞬態(tài)電壓更容易對電子器件造成破壞。瞬態(tài)電壓抑制器(Transient Voltage Suppressor，簡稱TVS)，是一種基于二極管形式的保護(hù)器件，用來保護(hù)系統(tǒng)免于遭受各種形式的瞬態(tài)高壓的沖擊。其工作原理如圖1所示，TVS在線路板上與被保護(hù)的內(nèi)部電路并聯(lián)。在正常工作條件下，TVS在被保護(hù)的電路上呈現(xiàn)高阻抗?fàn)顟B(tài)。當(dāng)ESD或其他形式的浪涌沖擊下，TVS能實(shí)時導(dǎo)通為產(chǎn)生的瞬態(tài)高電流提供一個低阻抗通路，使瞬態(tài)電流與能量通過并聯(lián)的TVS被引開，從而起到對電子器件的保護(hù)作用。

當(dāng)今電子設(shè)備的接口(I/O)的趨勢是設(shè)計(jì)變得更復(fù)雜、尺寸變得更小、數(shù)據(jù)傳輸速度越來越高。這種趨勢要求TVS器件的電容越來越低，尺寸越做越小。這就使傳統(tǒng)的平面TVS和溝槽TVS器件在現(xiàn)代高端電子設(shè)備的接口上的應(yīng)用出現(xiàn)問題。能否在保持高靜電保護(hù)能力的前提下將器件的尺寸做得最小、電容做得最低變得至關(guān)重要。

實(shí)用新型內(nèi)容

針對上述問題，本實(shí)用新型提供一種結(jié)構(gòu)合理的超低電容TVS器件結(jié)構(gòu)。

實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下：

一種超低電容TVS器件結(jié)構(gòu)，包括重?fù)诫sP型襯底，在P型襯底上生長出第一層摻雜N型外延層；

在第一摻雜N型外延層上注入N型埋層，N型埋層與P型襯底形成PN結(jié)；

所述第一層摻雜N型外延層上生長出第二層摻雜N型外延層；第二層摻雜N型外延層上設(shè)置有層間介質(zhì)層，以及處于層間介質(zhì)層上方并向下沉積的金屬層；

所述第二層摻雜N型外延層中設(shè)有深區(qū)N型注入?yún)^(qū)，N型注入?yún)^(qū)與N型埋層連接導(dǎo)通；

所述第二層摻雜N型外延層中還設(shè)有淺區(qū)N型注入?yún)^(qū)和P型注入?yún)^(qū)；

以及處于深區(qū)N型注入?yún)^(qū)、淺區(qū)N型注入?yún)^(qū)之間的隔離溝槽，隔離溝槽從層間介質(zhì)層向下穿過第一摻雜N型外延層、第二層摻雜N型外延層進(jìn)入重?fù)诫sP型襯底，在隔離溝槽中填充有氧化硅。

進(jìn)一步地，所述P型襯底上生長出5—10微米的第一層摻雜N型外延層，第一層摻雜N型外延層的電阻率為10—20Ω·cm。

進(jìn)一步地，所述N型埋層注入第一摻雜N型外延層的載流濃度為10^17-19。

進(jìn)一步地，所述第一層摻雜N型外延層上生長出10—15微米的第二層摻雜N型外延層，第二層摻雜N型外延層電阻率為150—1000Ω·cm。

進(jìn)一步地，所述深區(qū)N型注入?yún)^(qū)采用載流子濃度：10^18-20，能量：100-130KeV注入第二摻雜N型外延層中。

進(jìn)一步地，所述隔離溝槽深度大于15微米，高寬比為20—30:1。

進(jìn)一步地，所述淺區(qū)N型注入?yún)^(qū)和P型注入?yún)^(qū)采用載流子濃度：10^18-19注入第二摻雜N型外延層中。

采用了上述方案，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1.通過深區(qū)N型注入直接與P型襯底的接觸形成大面積P-N結(jié)的TVS結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)超強(qiáng)的抗浪涌和靜電的保護(hù)器件能力。

2.通過調(diào)節(jié)深區(qū)N型注入的濃度可以調(diào)節(jié)TVS的反向擊穿電壓(5V-20V)。

3.通過第二層近本征的高阻摻雜N型外延分別和淺區(qū)P型注入和P型襯底形成寬耗盡層(depletion layer)的P-N結(jié)，實(shí)現(xiàn)超低電容。

相對于現(xiàn)有技術(shù)中同型號同尺寸的產(chǎn)品，采用本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)的TVS器件,可以將尺寸做到更小且也能夠?qū)崿F(xiàn)超低電容，實(shí)現(xiàn)超強(qiáng)的抗浪涌和靜電的保護(hù)器件能力。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的剖面示意圖；

圖2為本實(shí)用新型所構(gòu)成的電路示意圖；

附圖中，1為重?fù)诫sP型襯底，2為第一層摻雜N型外延層，3為N型埋層，4為第二層摻雜N型外延層，5為層間介質(zhì)層，6為第一金屬層，7為第二金屬層，8為深區(qū)N型注入?yún)^(qū)，9為淺區(qū)N型注入?yún)^(qū)，10為P型注入?yún)^(qū)，11為隔離溝槽。

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例的附圖，對本實(shí)用新型實(shí)施例的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實(shí)施例是本實(shí)用新型的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于所描述的本實(shí)用新型的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在無需創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。