一种超低电容tvs二极管的制作方法

文档序号:10896718阅读:395来源:国知局
一种超低电容tvs二极管的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种超低电容电子产品ESD保护的瞬态抑制保护器(TVS)二极管,此器件采用高电阻率的硅片来降低二极管PN结电容,并通过注入杂质来局部调节PN结接触区的低浓度区的浓度来达到设计的低电压,既达到超低电容,低压,又保证功率良好的效果。本实用新型是在高电阻率第一种杂质的硅片上形成间隔排列深结和浅结的第二种杂质区,并在浅结的第二种杂质区下面通过注入第一种杂质来调节PN结的接触区的浓度比,达到设计的反向雪崩击穿电压。深结区形成超低电容,调整深结和浅结区面积比例和高电阻率区的电阻率达到设计的电容值;调整深结区的深度达到高的功率值。本实用新型TVS主要应用于超高频电子设备的ESD保护上,应用范围广泛。
【专利说明】
一种超低电容TVS 二极管
技术领域
[0001]本实用新型属于二极管及其制备的技术领域,特别是涉及一种超低电容的瞬态电压抑制器(TVS) 二极管。
【背景技术】
[0002]TVS 二极管广泛用于电子电路的保护上,通常并联于要保护的元器件,当有外部的高脉冲电压,如雷击、静电(ESD)通过时能快速将其电流泄放掉,将电压维持在较低的水平,避免高电压对元器件的损伤。随着电路的小型化,使用频率越来越高,速度越来越快,外接的TVS的电容也必须越来越小,否则会降低整个电路的频率,增加损耗。所以TVS的电容从几百PF,要降到IPF以下,对TVS提出了新的挑战。
[0003]为了实现TVS低电容特性,通用的方法是将普通电容二极管串联一个低电容二极管,如美国专利(专利号US2008/0217749 Al),示于图1,将一个普通TVS二极管(11)和一个低电容PIN二极管(12)背靠背串联,再外并联一个低电容整流二极管(13),三个二极管封装在一起,形成低电容特性。问题是这样做成本高,封装复杂。
[0004]我们希望在一个芯片上完成,既保证低电容,合适电压(略高并接近工作电压),又在不增加芯片面积的基础上保证足够的功率。这是本实用新型的目的。

【发明内容】

[0005]本实用新型是在高电阻率第一种杂质的硅片上形成间隔排列深结和浅结的第二种杂质区,并在浅结的第二种杂质区下面通过注入第一种杂质来调节PN结的接触区的浓度比,达到设计的反向雪崩击穿电压。深结区形成超低电容,调整深结和浅结区面积比例和高电阻率区的电阻率达到设计的电容值;调整深结区的深度达到高的功率值。
[0006]图2所示为本实用新型结构示意图。对于半导体硅材料第一种杂质若为N型,则第二种杂质为P型,反之亦然。本解释以第一种杂质为N型来举例,反之P型是同样道理。
[0007]单位电容值大小主要是由N-层电阻率来决定,电阻率高则电容小。如电阻率为
0.06欧姆厘米,单位电容约为100000??/0112,如电阻率为50欧姆厘米,单位电容约为350PF/cm2,相差约285倍。对于如图2所示的结构,浅结区和深结区是并联的,总电容为两区电容相加。浅结区为了实现低雪崩击穿电压,在N-区上要增加浓度略高的N型区,此N型区的浓度设计由击穿电压来决定,如7V电压,浓度约为1.8E17/cm3(相当于0.06欧姆厘米电阻率);深结区下N-电阻率可以选择高电阻率,则降低单位电容C/A。
[0008]总电容=Qj|gg+C溯I=S潮IX (C/A)潮1+ S溯I X (C/A)溯I
[0009](S为面积)
[0010]因此调整/值,可调整总电容。如上例参数值,若/
[0011]为1倍,则总电容会是普通结构的I/7
[0012]N型区形成可通过注入N型杂质方式实现.杂质浓度分布如图3所示。
[0013]本实用新型结构是将深结区和浅结区间隔排列,深结区结深深于N型调制区。由于浅结区有N型调制区,将首先发生雪崩击穿。当浅结区雪崩击穿发生后,有大量载流子进入N-型区,深结区随即发生击穿,整个有效区内都变成低阻区,全部参与功率承载,不至于由于采用高电阻率N-区和深结区加入而导致有效面积降低和功率降低。
[0014]对于芯片终端保护,可采用台面结构,也可采用平面结构。台面结构对减小电容更有利。
【附图说明】
[0015]图1标准低电容TVS线路图。
[0016]图2本实用新型芯片示意图。
[0017]图3浅结区浓度分布图。
【具体实施方式】
[0018]以下通过具体实施例对本实用新型作进一步说明,但实施例并不限制本实用新型的保护范围。
[0019]实施例
[0020]在硅外延片(N-区厚度7um,电阻率50欧姆厘米)上生长氧化层0.6um,光刻深结区,注入硼8E14/cm2,推结,去除氧化层,注入磷(lE13/cm2),推结,注入硼(8E14/cm2),推结,光刻刻蚀台面,台面钝化,蒸发正面金属,光刻正面金属,蒸发背面金属,测试,划片。
[0021]本实施例芯片面积0.09mm2,深结和浅结面积比为50:1,所得二极管反向截止(击穿)电压7V,电容0.8PF.
[0022]当然,本技术领域中的普通技术人员应当认识到,以上的实施例仅是用来说明本实用新型,而并非作为对本实用新型的限定,只要在本实用新型的实质精神范围内,对以上所述实施例的变化、变形都将落在本实用新型权利要求书的范围内。
【主权项】
1.一种超低电容TVS 二极管,其芯片是在高电阻率第一种杂质的硅片上形成间隔排列深结和浅结的第二种杂质区,并在浅结的第二种杂质区下面形成低浓度第一种杂质区,深结的结深深于低浓度第一种杂质区。2.根据权利要求1所述的超低电容TVS二极管,其特征在于,间隔排列深结和浅结区,在浅结区下形成低浓度第一种杂质区来调节PN结的接触区的浓度比,达到设计的反向雪崩击穿电压;深结区形成超低电容,调整深结和浅结区面积比例和高电阻率区的电阻率达到设计的电容值;调整深结区的深度达到高的功率值。
【文档编号】H01L29/861GK205582945SQ201620224526
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年3月23日
【发明人】杨忠武
【申请人】上海安微电子有限公司
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