一种击穿电压对称的双向TVS器件的制作方法

一种击穿电压对称的双向tvs器件
技术领域
1.本实用新型涉及esd防护器件技术领域，特别涉及一种击穿电压对称的双向tvs器件。


背景技术：

2.tvs是一种用于电压瞬变、浪涌电流及esd防护的半导体器件，tvs 具有响应速度快、浪涌能力强、面积小等特点，被广泛的应用在各类电子产品中，以提高产品的安全性和可靠性。tvs器件可分为单向和双向两类产品，双向tvs因同时能够提供正、反两个方向的防护而具有更大的市场优势，然而，在实际设计及应用过程中，双向tvs正、反两个方向的击穿电压对称性较难调整一致。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种击穿电压对称的双向tvs器件，以解决目前设计中双向tvs正、反两个方向的击穿电压对称性较难调整一致的问题。
4.为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种击穿电压对称的双向 tvs器件，包括n型衬底、n型埋层、p型外延层、深沟槽、p阱和n+区域；
5.所述n型埋层位于所述n型衬底上，所述p型外延层位于所述n型埋层上，
6.所述p阱和所述n+区域位于所述p型外延层中，所述深沟槽贯穿所述 p型外延层、所述n型埋层和所述n型衬底；
7.所述n+区域为两个，分别位于所述p阱的两侧且距离所述p阱的距离相等；
8.所述n+区域引出作为该双向tvs器件的正极，所述p型衬底作为该双向tvs器件的负极。
9.可选的，所述n+区域与所述p阱之间的距离d1由所述n+区域与所述p阱的版图尺寸控制；所述距离d1用于调节正向击穿电压，其范围为 0-5微米。
10.可选的，所述p阱与所述n型埋层之间的距离d2由所述p阱的深度和所述p型外延层的厚度尺寸控制；所述距离d2用于调节反向击穿电压，其范围为0-5微米。
11.可选的，所述深沟槽穿过所述n型埋层，以降低漏电流参数。
12.可选的，所述n+区域和所述p阱的版图均为条状插指结构。
13.可选的，所述p阱的掺杂浓度高于所述p型外延层的掺杂浓度。
14.在本实用新型提供的击穿电压对称的双向tvs器件中，包括n型衬底、 n型埋层、p型外延层、深沟槽、p阱和n+区域；所述n型埋层位于所述 n型衬底上，所述p型外延层位于所述n型埋层上，所述p阱和所述n+ 区域位于所述p型外延层中，所述深沟槽贯穿所述p型外延层、所述n型埋层和所述n型衬底；所述n+区域为两个，分别位于所述p阱的两侧且距离所述p阱的距离相等；所述n+区域引出作为该双向tvs器件的正极，所述p型衬底作为该双向tvs器件的负极。本实用新型能够通过调整版图尺寸、外延层厚度以及p阱的浓度，实现对正、反向击穿电压的有效调控，实现正、反向击穿电压一致。
附图说明
15.图1是本实用新型提供的击穿电压对称的双向tvs器件的剖面示意图；
16.图2是本实用新型提供的击穿电压对称的双向tvs器件正向击穿电路示意图；
17.图3是本实用新型提供的击穿电压对称的双向tvs器件反向击穿电路示意图。
具体实施方式
18.以下结合附图和具体实施例对本实用新型提出的一种击穿电压对称的双向tvs器件作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。
19.实施例一
20.图1示出了根据本实用新型提供的一种击穿电压对称的双向tvs的剖面结构示意图，包括n型衬底1、n型埋层2、p型外延层3、深沟槽4、p 阱5和n+区域6。所述n型埋层2(nb)通过注入和高温退火工艺在所述 n型衬底1上形成；所述p型外延层3通过外延加工工艺在所述n型埋层 2上形成；在光刻版图定义p阱位置和尺寸，通过注入和高温退火工艺生长出所述p阱5；在光刻版图定义n+区域的位置和尺寸，通过注入和高温退火工艺生长出所述n+区域6；所述深沟槽4通过深硅槽工艺制作而成，所述n+区域6引出作为该双向tvs器件的正极，所述p型衬底1作为该双向tvs器件的负极。
21.如图2所示为所述双向tvs器件正向工作的等效电路图，当电压施加在正极时，由所述n+区域、所述p型外延层和所述p阱、所述n型埋层和所述n型衬底构成npn三极管结构，其中所述n+区域等效为三极管的发射极，所述p型外延层和所述p阱等效为三极管的基极，所述n型埋层和所述n型衬底等效为三极管的集电极，其双向tvs器件的击穿电压由等效三极管的发射极与基极击穿电压决定，即由所述n+区域和所述p型外延层和所述p阱决定，通过调整所述p阱的掺杂浓度以及所述p阱和所述n+ 区域之间距离d1，可有效调节发射极与基极击穿电压，即调节器件的正向击穿电压。
22.如图3所示为所述双向tvs器件反向工作的等效电路图，当电压施加在负极时，由所述n型衬底和所述n型埋层、所述p型外延层和所述p阱、所述n+区域构成npn三极管结构，其中所述n型衬底和所述n型埋层等效为三极管的发射极，所述p型外延层和所述p阱等效为三极管的基极，所述n+区域等效为三极管的集电极，其双向tvs器件的击穿电压由等效三极管的发射极与基极击穿电压决定，即由所述n型埋层和所述p型外延层和所述p阱决定，通过调整所述n型埋层的掺杂浓度以及所述p型外延层的厚度(即所述n型埋层和所述p阱之间距离d2)，可有效调节发射极与基极击穿电压，即调节器件的反向击穿电压。
23.在本实施例中，正向击穿电压是由p阱的浓度以及p阱和n型埋层之间的距离d1(版图结构)控制，反向击穿电压是由n型埋层的浓度以及p 阱和n型埋层间的距离d2(外延厚度)控制，实现了正、反向击穿电压可调、可控，实现正、反向击穿电压对称的tvs器件。
24.上述描述仅是对本实用新型较佳实施例的描述，并非对本实用新型范围的任何限定，本实用新型领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。


技术特征：
1.一种击穿电压对称的双向tvs器件，其特征在于，包括n型衬底、n型埋层、p型外延层、深沟槽、p阱和n+区域；所述n型埋层位于所述n型衬底上，所述p型外延层位于所述n型埋层上，所述p阱和所述n+区域位于所述p型外延层中，所述深沟槽贯穿所述p型外延层、所述n型埋层和所述n型衬底；所述n+区域为两个，分别位于所述p阱的两侧且距离所述p阱的距离相等；所述n+区域引出作为该双向tvs器件的正极，所述p型衬底作为该双向tvs器件的负极。2.如权利要求1所述的击穿电压对称的双向tvs器件，其特征在于，所述n+区域与所述p阱之间的距离d1由所述n+区域与所述p阱的版图尺寸控制；所述距离d1用于调节正向击穿电压，其范围为0-5微米。3.如权利要求1所述的击穿电压对称的双向tvs器件，其特征在于，所述p阱与所述n型埋层之间的距离d2由所述p阱的深度和所述p型外延层的厚度尺寸控制；所述距离d2用于调节反向击穿电压，其范围为0-5微米。4.如权利要求1所述的击穿电压对称的双向tvs器件，其特征在于，所述深沟槽穿过所述n型埋层，以降低漏电流参数。5.如权利要求1所述的击穿电压对称的双向tvs器件，其特征在于，所述n+区域和所述p阱的版图均为条状插指结构。6.如权利要求1所述的击穿电压对称的双向tvs器件，其特征在于，所述p阱的掺杂浓度高于所述p型外延层的掺杂浓度。

技术总结
本实用新型公开一种击穿电压对称的双向TVS器件，属于ESD防护器件领域，包括N型衬底、N型埋层、P型外延层、深沟槽、P阱和N+区域；所述N型埋层位于所述N型衬底上，所述P型外延层位于所述N型埋层上，所述P阱和所述N+区域位于所述P型外延层中，所述深沟槽贯穿所述P型外延层、所述N型埋层和所述N型衬底；所述N+区域为两个，分别位于所述P阱的两侧且距离所述P阱的距离相等；所述N+区域引出作为该双向TVS器件的正极，所述P型衬底作为该双向TVS器件的负极。本实用新型能够通过调整版图尺寸、外延层厚度以及P阱的浓度，实现对正、反向击穿电压的有效调控，实现正、反向击穿电压一致。反向击穿电压一致。反向击穿电压一致。


技术研发人员：王涛 黄龙 彭时秋 肖步文 贺琪 张世权 张继
受保护的技术使用者：无锡中微晶园电子有限公司
技术研发日：2021.11.24
技术公布日：2022/4/14