[實用新型]一種集成超低電容大驟回TVS的共模濾波器件

有效

• 申請號: 201820078833.3
• 申請日: 2018-01-17
• 公開（公告）號: CN208093558U
• 公開（公告）日: 2018-11-13
• 發明（設計）人: 蘇亞兵;蘇海偉;趙德益;趙志方;王允;呂海鳳;霍田佳;張嘯;蔣騫苑
• 申請（專利權）人: 上海長園維安微電子有限公司
• 主分類號: H01L27/02
• 分類號: H01L27/02
• 代理公司: 上海諾衣知識產權代理事務所(普通合伙) 31298
• 代理人: 韓國輝

本實用新型公開了一種集成超低電容大驟回TVS的共模濾波器件，采用芯片集成的設計方法將超低電容且具有大驟回特性的TVS和共模電感有效結合。本實用新型的集成超低電容大驟回TVS的共模濾波器件結構可以有效的將多路TVS和共模濾波器分立方案優化為集成方案，節省50％的面積；共模電感具有較高的共模阻抗，對高速信號線差分通道的共模噪聲干擾具有很強的抑制作用，同時，超低電容和大驟回特性的TVS陣列在ESD觸發TVS開通時，可以輸出更低的鉗位電壓，對后級IC起到非常好的保護作用，可廣泛應用在MIPI，HDMI，MHL，USB等高頻信號端口，提高系統的外延抗干擾能力和ESD靜電防護水平。

技術領域

本實用新型涉及半導體技術和電子電路技術領域，涉及信號傳輸的外延(外延，ElectromagneticInterference)抗電磁干擾技術和ESD保護器件設計技術，特別涉及一種集成超低電容大驟回TVS(TVS，TransientVoltageSuppressors)的共模濾波器件結構。

背景技術

高速數據傳輸的通信系統中，差分線抗干擾能力強，信噪比高，輻射小，帶寬容量大等眾多優點，所以在目前的高速電路設計中，都選取差分線作為通信方式。目前，采用高速差分線的通用串行總線USB2.0、USB3.0、USB3.1和高清晰度多媒體接口(HDMI)作為高速信號傳輸接口已廣泛普及并且已用于諸如個人計算機和數字高清晰度電視等的多種數字裝置中，成為許多高速數據傳輸設備的常規接口，這些高速數據端口對PC外設的發展起到了革命性的推動作用，并且現在變得越來越流行。由于超高的數據傳輸速率，造成USB、HDMI等連接線纜對外高頻輻射超標，并且容易耦合外界的共模干擾，對電子裝置的電路造成損壞以及信號失真；同時由于帶電熱插拔，容易受到瞬間電壓沖擊和靜電干擾。因此我們對USB、HDMI等此類高速數據傳輸端口的噪聲防護時，需要著重從電磁兼容和靜電保護兩個方面考慮。

針對高速差分數據線的外延高頻輻射共模干擾，通常是安裝共模濾波器，以去除共模噪聲；而針對ESD靜電防護，則是采用超低電容的多路TVS陣列，元件的這種配置會占用PCB上的大幅面積，這在移動電子器件中是非常不利的。

實用新型內容

本實用新型提供了一種應用于高速數據傳輸端口電磁兼容和靜電防護集成化的解決方案，創新性的將超低電容SCR大驟回TVS陣列和共模電感兩種關鍵技術設計整合在一起，共模電感對高速信號線的共模噪聲具有很強的抑制作用，TVS陣列由于采用了SCR結構而具有較低的鉗位電壓。

本實用新型采取的技術方案如下：

一種集成超低電容大驟回TVS的共模濾波器件，包括P型硅襯底，所述P型硅襯底上生長N型EPI，所述N型EPI上設有N阱摻雜區域和P阱摻雜區域，其中：

一組N阱摻雜區和P阱摻雜區相接，且此組N阱摻雜區內進行N+重摻雜和P+重摻雜，此組P阱摻雜區內進行N+摻雜和P+摻雜，構成P-N-P-N的四層三結SCR結構TVS；

一組P阱摻雜區內進行N+重摻雜和P+重摻雜，該N+重摻雜和P阱形成降容二極管；

所述SCR結構的TVS和所述降容二極管通過第一層金屬和第二層金屬互聯形成保護兩路I/O的超低電容TVS陣列，引出兩個I/O端口和一個Gnd端口；

在第二層金屬上覆蓋絕緣Polymide層，利用電鍍工藝技術形成兩層上下對稱的Cu線圈，而且兩層Cu線圈中間采用Polymide層隔離，第二層Cu線圈上再覆蓋一層Polymide層作為Cu線圈的鈍化保護；TVS陣列的兩個IO端口分別和兩層Cu線圈的其中一端連接，并引出PAD作為共模電感的輸入端口，兩層Cu線圈的另外一端分別引出PAD作為共模電感的輸出端口，超低電容TSV陣列的Gnd端口直接引出到Polymide層表面作為器件的Gnd端口。

所述共模電感Cu線圈與超低電容TVS陣列的第二層金屬之間的Polymide絕緣層厚度不低于5微米。