[實用新型]一種低電容大功率瞬態電壓抑制器

有效

• 申請號: 202020707219.6
• 申請日: 2020-04-30
• 公開（公告）號: CN211629114U
• 公開（公告）日: 2020-10-02
• 發明（設計）人: 蔣騫苑;蘇海偉;趙德益;趙志方;呂海鳳;張彩霞;張嘯;王允
• 申請（專利權）人: 上海維安半導體有限公司
• 主分類號: H01L27/02
• 分類號: H01L27/02;H01L27/07;H01L29/861;H01L21/8222
• 代理公司: 上海東亞專利商標代理有限公司 31208
• 代理人: 董梅

本實用新型涉及一種低電容瞬態電壓抑制器。低電容大功率瞬態電壓抑制器，在TVS管結構基礎上，在襯底上通過摻雜形成一個與整個芯片面積相同或相近的大面積N+/P+結反偏二極管T1，與一個以上限制在每組隔離槽內的小結面積P+/P?（PW）/NW（N?）/N+組成的二極管串聯結構。本實用新型比傳統低容結構的TVS器件，擁有大功率防護及較小的導通電阻和鉗位電壓的特點，可以更好的保護后級電路芯片；整個器件的電容仍然很小，更好的滿足高速信號傳輸端口的要求，可以應用在諸如高速網口、HDMI、局域網等設備中。可以長期穩定的保護后級電路。

技術領域

本實用新型屬于半導體保護器件領域，尤其涉及應用于信號端口的低電容瞬態電壓抑制器。

背景技術

瞬態電壓抑制器（Transient Voltage Suppressors，簡稱TVS）是一種普遍使用的保護器件，它具有極快的響應速度和相當大的浪涌泄放能力。當它經受瞬間的高能量浪涌或靜電沖擊時，TVS能以極高的速度把兩端間的阻抗值由高阻抗轉變為低阻抗，以泄放一個瞬間大電流，同時把它兩端的電壓鉗位在一個較小值，從而保護后級電路芯片不受瞬態高壓浪涌脈沖的沖擊，因此TVS是一種必不可少的保護類器件。

當瞬態電壓抑制器應用于各類信號傳輸端口時，一方面要求其具有較高浪涌和靜電防護能力。另一方面，要求其自身的寄生電容要小，因為當電容較大時，會影響信號傳輸，造成數據丟失，將會嚴重影響信號傳輸的質量。

傳統技術為了提高瞬態電壓抑制器的防護能力，通常采用增大器件面積獲得更大的結面積來提升浪涌和靜電能力。但與此同時，器件的寄生電容會明顯增大，導致信號傳輸時容易發生數據丟失，無法滿足高速信號端口傳輸的要求。

發明內容

為了解決上述問題，本實用新型目的在于：提供一種低電容大功率瞬態電壓抑制器，通過結構創新，優化電流導通路徑，使其具有更高的浪涌電流能力，同時器件的電容仍然維持在原有較小的水平，更加滿足了高速信號傳輸端口對瞬態電壓抑制器的性能需求。

本實用新型提供一種性能更優的瞬態電壓抑制器，一種低電容大功率瞬態電壓抑制器，包括P+/N+襯底材料，在TVS管結構基礎上，在襯底上通過摻雜形成一個與整個芯片面積相同或相近的大面積N+/P+結反偏二極管T1，與一個以上限制在每組隔離槽內的小結面積P+/P-（PW）/NW（N-）/N+組成的二極管串聯結構。

大面積N+/P+結反偏二極管T1，提供了大功率防護和較小的導通電阻和鉗位電壓，可以更好的保護后級電路芯片；與一個以上小結面的二極管串聯，NW（N-）和P-（PW）輕摻雜，不但整個器件的電容小，還具有很寬的空間電荷區，與T1管串聯后，更加滿足高速信號傳輸端口的要求，可以應用在諸如高速網口、HDMI、局域網等設備中。

在上述方案基礎上，本實用新型提供一種低電容大功率瞬態電壓抑制器，包括襯底硅片、襯底上有外延層的TVS管結構，采用P+襯底，在P+襯底正面依序生長P-外延層、P-外延層表面生長NW層、NW層表面設有槽深大于NW結深的隔離槽，每二個隔離槽為一組，至少在每組隔離槽內的NW區進行N型重摻雜形成N+區，在NW層和隔離槽表面有介質層，N+區域的上表面進行金屬引出，與正面金屬層連接，上表面有鈍化層，形成正面金屬窗口，用于電路中的接地端；在P+襯底背面生長N+層，在背面N+層底部與背面金屬層連接，作為輸入端，由背面N+/P+襯底組成的反偏二極管T1；限制在每組隔離槽內的P+襯底/P-外延/NW/N+組成的二極管均勻分布在硅片的上半部分，與反偏二極管T1串聯。

優選的，所述的P+型襯底電阻率為0.005~0.05Ω*cm，襯底厚度150~300μm。

優選的，在P+型襯底上生長的P-外延層厚度為8~15μm，電阻率為50~200Ω*cm。

優選的，所述的NW層離子注入的元素為磷或砷，注入劑量1E12~1E13/cm²，注入能量100~120KeV。