单向低电容TVS器件及其制造方法与流程

本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种单向低电容TVS器件及其制造方法。

背景技术：

目前市场上0.3pF(含)以上单向低电容TVS芯片的电路通常是将一个普通二极管(一般选择低电容的普通二极管)与一个传统稳压型TVS二极管串联，再与另外一个普通二极管(一般选择低电容的普通二极管)并联组合形成(见图1)，从电源Vcc对地GND的I-V曲线来看，正、反向特性仍然相当于一个普通二极管，但等效电路对应的电容却远远低于相同电压的单个普通TVS二极管。

组合而成的低电容TVS器件，其电源Vcc对地GND的电容值C_T可以表示为：

这里C_D1和C_D2都较小，C_Z1要比前两者大一个数量级，所以二极管D1和二极管Z1串联后，总的串联电容基本等同于二极管D1的电容。

当电源Vcc加正电位，地GND加负电位时：由于二极管D2击穿电压较高，二极管Z1击穿电压较低，所以二极管Z1率先击穿，电源Vcc对地GND的反向击穿电压可以表示为：

V_BR＝Vf_D1+V_Z1

其中，Vf_D1为二极管D1的正向压降。

当电源Vcc加负电位，地GND加正电位时：由于二极管D1击穿电压较高，电流优先经过二极管D2的正向，电源Vcc对地GND的正向压降可以表示为：

Vf＝Vf_D2

可见组合而成的单向低电容TVS器件正、反向特性基本相当于一个普通二极管，其反向击穿电压主要受二极管Z1的击穿电压控制；电容主要受C_D1和C_D2控制，所以为了实现低电容，实际就是降低C_D1和C_D2；同时电源Vcc对地GND的正、反方向ESD能力实际也是分别等同于D1、D2两个二极管的正向ESD能力(二极管Z1的反向击穿电压较低，一般在3.3-7.0V之间，其反向ESD能力很高，可以不予考虑)。所以为了实现高ESD能力，实际就是提高D1、D2两个二极管的正向ESD能力。

目前市场上的单向低电容TVS芯片的电容仍旧较高，因此，如何进一步降低电容，例如低于0.3pF，甚至为0.2pF，需要本领域技术人员不断的努力。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种单向低电容TVS器件及其制造方法，以进一步降低单向低电容TVS芯片的电容。

为此，本发明提供一种单向低电容TVS器件，所述单向低电容TVS器件包括：

第一导电类型衬底；

第一导电类型外延层，所述第一导电类型外延层形成于所述第一导电类型衬底上；

第二导电类型埋层，所述第二导电类型埋层形成于所述第一导电类型外延层中；

第二导电类型外延层，所述第二导电类型外延层形成于所述第一导电类型外延层上；

多个隔离结构，所述多个隔离结构贯穿所述第二导电类型外延层，所述多个隔离结构将所述第二导电类型外延层分为多个区域，所述多个区域包括：第一区域、第二区域、第三区域及第四区域；

第一导电类型隔离，所述第一导电类型隔离形成于所述第一区域中，所述第一导电类型隔离延伸至所述第一导电类型外延层；

第二导电类型注入区，所述第二导电类型注入区形成于所述第一区域、第二区域、第三区域及第四区域中；

第一导电类型注入区，所述第一导电类型注入区形成于第二区域及第三区域中。

可选的，在所述的单向低电容TVS器件中，所述单向低电容TVS器件还包括：第一金属线，所述第一金属线连接所述第一区域中的第二导电类型注入区和所述第二区域中的第二导电类型注入区；第二金属线，所述第二金属线连接所述第二区域中的第一导电类型注入区和所述第三区域中的第二导电类型注入区；第三金属线，所述第三金属线连接所述第三区域中的第一导电类型注入区和所述第四区域中的第二导电类型注入区；其中，所述第三金属线与第一电源连接，所述第一导电类型衬底与地连接。

可选的，在所述的单向低电容TVS器件中，所述多个区域还包括第五区域，所述第二导电类型注入区还形成于所述第五区域中，所述第一导电类型注入区还形成于所述第五区域中；所述第二金属线连接所述第二区域中的第一导电类型注入区和所述第五区域中的第二导电类型注入区，以及所述第二金属线连接所述第五区域中的第一导电类型注入区和所述第三区域中的第二导电类型注入区。

可选的，在所述的单向低电容TVS器件中，所述多个区域还包括第六区域、第七区域及第八区域；

所述第二导电类型注入区还形成于所述第六区域、第七区域及第八区域中；

所述第一导电类型注入区还形成于所述第六区域及所述第七区域中；

第四金属线，所述第四金属线连接所述第一区域中的第二导电类型注入区和所述第六区域中的第二导电类型注入区；第五金属线，所述第五金属线连接所述第六区域中的第一导电类型注入区和所述第七区域中的第二导电类型注入区；第六金属线，所述第六金属线连接所述第七区域中的第一导电类型注入区和所述第八区域中的第二导电类型注入区；其中，所述第六金属线与第二电源连接。

可选的，在所述的单向低电容TVS器件中，所述第一导电类型为P型，所述第二导电类型为N型；或者，所述第一导电类型为N型，所述第二导电类型为P型。

可选的，在所述的单向低电容TVS器件中，所述第一导电类型衬底为重掺杂结构，所述第一导电类型外延层为轻掺杂结构，所述第二导电类型埋层为重掺杂结构，所述第二导电类型外延层为轻掺杂结构，所述第一导电类型隔离为重掺杂结构，所述第二导电类型注入区为重掺杂结构，所述第一导电类型注入区为重掺杂结构。

可选的，在所述的单向低电容TVS器件中，所述第一导电类型衬底的电阻率为0.005Ω.cm～0.008Ω.cm。

可选的，在所述的单向低电容TVS器件中，所述第一导电类型外延层的电阻率为2.0Ω.cm～4.0Ω.cm。

可选的，在所述的单向低电容TVS器件中，所述第二导电类型外延层的电阻率为25Ω.cm～35Ω.cm。

可选的，在所述的单向低电容TVS器件中，所述第一区域中的第二导电类型注入区与所述第一导电类型隔离构成稳压二极管；所述第二区域的第一导电类型注入区与所述第二区域的第二导电类型外延层构成了第二普通二极管；所述第三区域的第一导电类型注入区与所述第三区域的第二导电类型外延层构成了第一普通二极管；所述第四区域的第二导电类型外延层与所述第一导电类型外延层构成第三普通二极管。

可选的，在所述的单向低电容TVS器件中，当所述第一电源加正电位，所述地加负电位时，所述第一电源对所述地的反向击穿电压为：V_BR＝2*Vf₁₀+V₁₃，其中，V_BR为所述第一电源对所述地的反向击穿电压，Vf₁₀为所述第一普通二极管的压降，V₁₃为所述稳压二极管的电压。

可选的，在所述的单向低电容TVS器件中，当所述第一电源加负电位，所述地加正电位时，所述第一电源对所述地的正向压降为：Vf＝Vf₁₂，其中，Vf为所述第一电源对所述地的正向压降，Vf₁₂为所述第三普通二极管的压降。

可选的，在所述的单向低电容TVS器件中，所述第一普通二极管及所述第二普通二极管的结深为0.5μm～1.0μm；所述第一普通二极管及所述第二普通二极管的电容值均小于0.5pF。

可选的，在所述的单向低电容TVS器件中，所述稳压二极管的击穿电压为3.3V～7.0V。

可选的，在所述的单向低电容TVS器件中，所述第五区域的第一导电类型注入区与所述第五区域的第二导电类型外延层构成了第四普通二极管。

可选的，在所述的单向低电容TVS器件中，所述第六区域的第一导电类型注入区与所述第六区域的第二导电类型外延层构成了第六普通二极管；所述第七区域的第一导电类型注入区与所述第七区域的第二导电类型外延层构成了第五普通二极管；所述第八区域的第二导电类型外延层与所述第一导电类型外延层构成第七普通二极管。

可选的，在所述的单向低电容TVS器件中，所述第五普通二极管及所述第六普通二极管的结深为0.5μm～1.0μm；所述第五普通二极管及所述第六普通二极管的电容值均小于0.5pF。

可选的，在所述的单向低电容TVS器件中，在所述单向低电容TVS器件中，电源对地的电容为0.15pF～0.25pF，电源对地的正向ESD和反向ESD均为8kV～9kV。

本发明还提供一种单向低电容TVS器件的制造方法，所述单向低电容TVS器件的制造方法包括：

提供第一导电类型衬底；

形成第一导电类型外延层，所述第一导电类型外延层位于所述第一导电类型衬底上；

形成第二导电类型埋层，所述第二导电类型埋层位于所述第一导电类型外延层中；

形成第二导电类型外延层，所述第二导电类型外延层位于所述第一导电类型外延层上；

形成多个隔离结构，所述多个隔离结构贯穿所述第二导电类型外延层，所述多个隔离结构将所述第二导电类型外延层分为多个区域，所述多个区域包括：第一区域、第二区域、第三区域及第四区域；

形成第一导电类型隔离，所述第一导电类型隔离位在所述第一区域中，所述第一导电类型隔离延伸至所述第一导电类型外延层；

形成第二导电类型注入区，所述第二导电类型注入区位于所述第一区域、第二区域、第三区域及第四区域中；

形成第一导电类型注入区，所述第一导电类型注入区位于所述第二区域及第三区域中。

可选的，在所述的单向低电容TVS器件的制造方法中，所述单向低电容TVS器件的制造方法还包括：

形成第一金属线、第二金属线及第三金属线，所述第一金属线连接所述第一区域中的第二导电类型注入区和所述第二区域中的第二导电类型注入区；所述第二金属线连接所述第二区域中的第一导电类型注入区和所述第三区域中的第二导电类型注入区；所述第三金属线连接所述第三区域中的第一导电类型注入区和所述第四区域中的第二导电类型注入区；

将所述第三金属线与第一电源连接，所述第一导电类型衬底与地连接。

可选的，在所述的单向低电容TVS器件的制造方法中，所述多个区域还包括第五区域，所述第二导电类型注入区还形成于所述第五区域中，所述第一导电类型注入区还形成于所述第五区域中；所述第二金属线连接所述第二区域中的第一导电类型注入区和所述第五区域中的第二导电类型注入区，以及所述第二金属线连接所述第五区域中的第一导电类型注入区和所述第三区域中的第二导电类型注入区。

可选的，在所述的单向低电容TVS器件的制造方法中，所述多个区域还包括第六区域、第七区域及第八区域；

所述第二导电类型注入区还形成于所述第六区域、第七区域及第八区域中；

所述第一导电类型注入区还形成于所述第六区域及所述第七区域中；

第四金属线，所述第四金属线连接所述第一区域中的第二导电类型注入区和所述第六区域中的第二导电类型注入区；第五金属线，所述第五金属线连接所述第六区域中的第一导电类型注入区和所述第七区域中的第二导电类型注入区；第六金属线，所述第六金属线连接所述第七区域中的第一导电类型注入区和所述第八区域中的第二导电类型注入区；其中，所述第六金属线与第二电源连接。

可选的，在所述的单向低电容TVS器件的制造方法中，所述第一导电类型为P型，所述第二导电类型为N型；或者，所述第一导电类型为N型，所述第二导电类型为P型。

可选的，在所述的单向低电容TVS器件的制造方法中，所述第一导电类型衬底为重掺杂结构，所述第一导电类型外延层为轻掺杂结构，所述第二导电类型埋层为重掺杂结构，所述第二导电类型外延层为轻掺杂结构，所述第一导电类型隔离为重掺杂结构，所述第二导电类型注入区为重掺杂结构，所述第一导电类型注入区为重掺杂结构。

可选的，在所述的单向低电容TVS器件的制造方法中，所述第一导电类型衬底的电阻率为0.005Ω.cm～0.008Ω.cm。

可选的，在所述的单向低电容TVS器件的制造方法中，所述第一导电类型外延层的电阻率为2.0Ω.cm～4.0Ω.cm。

可选的，在所述的单向低电容TVS器件的制造方法中，通过如下方法形成第二导电类型埋层：

在所述第一导电类型外延层中注入第二导电类型离子，所述第二导电类型离子的注入剂量为2.0E15～6.0E15；

对所述第二导电类型离子执行退火工艺，所述退火工艺的温度为1200℃～1250℃；所述退火工艺的时间为2.0h～6.0h。

可选的，在所述的单向低电容TVS器件的制造方法中，所述第二导电类型外延层的电阻率为25Ω.cm～35Ω.cm。

可选的，在所述的单向低电容TVS器件的制造方法中，通过如下方法形成多个隔离结构：

形成多个沟槽，所述多个沟槽贯穿所述第二导电类型外延层，所述多个沟槽将所述第二导电类型外延层分为多个区域，所述多个区域包括：第一区域、第二区域、第三区域及第四区域；

在每个沟槽中填充多晶硅。

可选的，在所述的单向低电容TVS器件的制造方法中，通过如下方法形成第一导电类型隔离：

在所述第一区域中注入第一导电类型离子，所述第一导电类型离子的注入剂量为4.5E15-2.0E14；

对所述第一导电类型离子执行退火工艺，所述退火工艺的温度为1200℃～1250℃；所述退火工艺的时间为2.0h～6.0h。

可选的，在所述的单向低电容TVS器件的制造方法中，通过如下方法形成第二导电类型注入区：

在所述第一区域、第二区域、第三区域及第四区域中注入第二导电类型离子，所述第二导电类型离子的注入剂量为1.0E15～1.0E16；

对所述第二导电类型离子执行第一次退火工艺，所述第一次退火工艺的温度为1100℃～1200℃；所述第一次退火工艺的时间为10s～20s；

对所述第二导电类型离子执行第二次退火工艺，所述第二次退火工艺的温度为800℃～900℃；所述第二次退火工艺的时间为30min～60min。

可选的，在所述的单向低电容TVS器件的制造方法中，通过如下方法形成第一导电类型注入区：

在所述第二区域及第三区域中注入第一导电类型离子，所述第一导电类型离子的注入剂量为1.0E15～1.0E16；

对所述第一导电类型离子执行第一次退火工艺，所述第一次退火工艺的温度为1100℃～1200℃；所述第一次退火工艺的时间为10s～20s；

对所述第一导电类型离子执行第二次退火工艺，所述第二次退火工艺的温度为800℃～900℃；所述第二次退火工艺的时间为30min～60min。

可选的，在所述的单向低电容TVS器件的制造方法中，所述第一区域中的第二导电类型注入区与所述第一导电类型隔离构成稳压二极管；所述第二区域的第一导电类型注入区与所述第二区域的第二导电类型外延层构成了第二普通二极管；所述第三区域的第一导电类型注入区与所述第三区域的第二导电类型外延层构成了第一普通二极管；所述第四区域的第二导电类型外延层与所述第一导电类型外延层构成第三普通二极管。

可选的，在所述的单向低电容TVS器件的制造方法中，当所述第一电源加正电位，所述地加负电位时，所述第一电源对所述地的反向击穿电压为：V_BR＝2*Vf₁₀+V₁₃，其中，V_BR为所述第一电源对所述地的反向击穿电压，Vf₁₀为所述第一普通二极管的压降，V₁₃为所述稳压二极管的电压。

可选的，在所述的单向低电容TVS器件的制造方法中，当所述第一电源加负电位，所述地加正电位时，所述第一电源对所述地的正向压降为：Vf＝Vf₁₂，其中，Vf为所述第一电源对所述地的正向压降，Vf₁₂为所述第三普通二极管的压降。

可选的，在所述的单向低电容TVS器件的制造方法中，所述第一普通二极管及所述第二普通二极管的结深为0.5μm～1.0μm；所述第一普通二极管及所述第二普通二极管的电容值均小于0.5pF。

可选的，在所述的单向低电容TVS器件的制造方法中，所述稳压二极管的击穿电压为3.3V～7.0V。

可选的，在所述的单向低电容TVS器件的制造方法中，所述第五区域的第一导电类型注入区与所述第五区域的第二导电类型外延层构成了第四普通二极管。

可选的，在所述的单向低电容TVS器件的制造方法中，所述第六区域的第一导电类型注入区与所述第六区域的第二导电类型外延层构成了第六普通二极管；所述第七区域的第一导电类型注入区与所述第七区域的第二导电类型外延层构成了第五普通二极管；所述第八区域的第二导电类型外延层与所述第一导电类型外延层构成第七普通二极管。

可选的，在所述的单向低电容TVS器件的制造方法中，所述第五普通二极管及所述第六普通二极管的结深为0.5μm～1.0μm；所述第五普通二极管及所述第六普通二极管的电容值均小于0.5pF。

在本发明提供的单向低电容TVS器件及其制造方法中，通过半导体集成工艺形成单向低电容TVS器件由此可以提高单向低电容TVS器件的可靠性，降低单向低电容TVS器件的体积。进一步的，在单向低电容TVS器件中形成了第一普通二极管、第二普通二极管、第三普通二极管和稳压二极管，其中，所述第一普通二极管、所述第二普通二极管和所述稳压二极管串联并与所述第三普通二极管并联，由此，相较于现有技术的单向低电容TVS器件能够较大的减小电容，一般能够降低至现有电容的四分之三。

附图说明

图1是现有的单向低电容TVS器件的电路示意图；

图2是本发明一实施例的单向低电容TVS器件的电路示意图；

图3至图13是本发明一实施例的单向低电容TVS器件的制造方法所形成的结构的剖面示意图；

图14是本发明另一实施例的单向低电容TVS器件的电路示意图；

图15是图14所示的单向低电容TVS器件的半导体结构示意图；

图16是本发明另一实施例的单向低电容TVS器件的电路示意图；

图17是图16所示的单向低电容TVS器件的半导体结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的单向低电容TVS器件及其制造方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明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、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

首先，请参考图2，其为本发明一实施例的单向低电容TVS器件的电路示意图。如图2所示，在本申请实施例中，所述单向低电容TVS器件1包括：第一普通二极管10、第二普通二极管11、第三普通二极管12及稳压二极管13，其中，所述第一普通二极管10、所述第二普通二极管11和所述稳压二极管13串联形成第一支路，所述第一支路与所述第三普通二极管12并联，所述第一普通二极管10的正极与电源Vcc连接，所述第一普通二极管10的负极与所述第二普通二极管11的正极连接，所述第二普通二极管11的负极与所述稳压二极管13的负极连接，所述稳压二极管13的正极与地GND连接，所述第三普通二极管12的负极与第一电源Vcc连接，所述第三普通二极管12的正极与地GND连接。

在此，通过第一普通二极管10、第二普通二极管11和稳压二极管13串联形成第一支路，所述第一支路与第三普通二极管12并联，由此，相较于现有技术的单向低电容TVS器件能够较大的减小电容，一般能够降低至现有电容的四分之三。

具体的，第一电源Vcc对地GND的电容值C_T可以表示为C_T≈0.5*C₁₀+C₁₂，在此假设所述第一普通二极管10的电容值和所述第二普通二极管11的电容值相同，同时，如果C₁₀(第一普通二极管10的电容值)和C₁₂(第三普通二极管12的电容值)相同，则图2的电容只有图1的电容的四分之三。因此，当图1的电容做到0.3pF时，图2的电容可以做到0.2pF左右。

当第一电源Vcc加正电位，地GND加负电位时：V_BR＝2*Vf₁₀+V₁₃，即第一电源Vcc对地GND的反向击穿电压可以表示为两倍的第一普通二极管10的压降和稳压二级管的电压之和。

当第一电源Vcc加负电位，地GND加正电位时：Vf＝Vf₁₂，即第一电源Vcc对地GND的正向压降可以表示为第三普通二极管12的压降。

接下去，请参考图3至图13，其为本发明实施例的单向低电容TVS器件的制造方法所形成的结构的剖面示意图。更具体的，图3至图13介绍了集成型的单向低电容TVS器件的形成方法。

在本申请实施例中，集成型的单向低电容TVS器件的制造方法包括如下步骤：

步骤S10：提供第一导电类型衬底；

步骤S12：形成第一导电类型外延层，所述第一导电类型外延层位于所述第一导电类型衬底上；

步骤S14：形成第二导电类型埋层，所述第二导电类型埋层位于所述第一导电类型外延层中；

步骤S16：形成第二导电类型外延层，所述第二导电类型外延层位于所述第一导电类型外延层上；

步骤S18：形成多个隔离结构，所述多个隔离结构贯穿所述第二导电类型外延层，所述多个隔离结构将所述第二导电类型外延层分为多个区域，所述多个区域包括：第一区域、第二区域、第三区域及第四区域；

步骤S20：形成第一导电类型隔离，所述第一导电类型隔离位在所述第一区域中，所述第一导电类型隔离延伸至所述第一导电类型外延层；

步骤S22：形成第二导电类型注入区，所述第二导电类型注入区位于所述第一区域、第二区域、第三区域及第四区域中；

步骤S24：形成第一导电类型注入区，所述第一导电类型注入区位于所述第二区域及第三区域中。

进一步的，集成型的单向低电容TVS器件的制造方法还包括如下步骤：

步骤S26：形成第一金属线、第二金属线及第三金属线，所述第一金属线连接所述第一区域中的第二导电类型注入区和所述第二区域中的第二导电类型注入区；所述第二金属线连接所述第二区域中的第一导电类型注入区和所述第三区域中的第二导电类型注入区；所述第三金属线连接所述第三区域中的第一导电类型注入区和所述第四区域中的第二导电类型注入区；

步骤S28：将所述第三金属线与电源连接，所述第一导电类型衬底与地连接。

由此，将在所述第一区域中形成稳压二极管，在所述第二区域中形成第二普通二极管，在所述第三区域中形成第一普通二极管，在所述第四区域中形成第三普通二极管。具体的，所述第一区域中的第二导电类型注入区与所述第一导电类型隔离构成稳压二极管；所述第二区域的第一导电类型注入区与所述第二区域的第二导电类型外延层构成了第二普通二极管；所述第三区域的第一导电类型注入区与所述第三区域的第二导电类型外延层构成了第一普通二极管；所述第四区域的第二导电类型外延层与所述第一导电类型外延层构成第三普通二极管。

其中，所述第一导电类型可以为P型，所述第二导电类型为N型；或者，所述第一导电类型可以为N型，所述第二导电类型为P型。在本申请实施例中，以所述第一导电类型为P型，所述第二导电类型为N型作进一步描述。其中，所述P型导电类型可以通过掺杂硼离子或者镓离子等实现，所述N型导电类型可以通过掺杂磷离子或者锑离子等实现。

首先，如图3所示，提供第一导电类型衬底20，在此，也即所述第一导电类型衬底20为P型衬底。在本申请的其他实施例中，所述第一导电类型衬底20也可以为N型衬底。优选的，所述第一导电类型衬底20的电阻率为0.005Ω.cm～0.008Ω.cm。较佳的，所述第一导电类型衬底20为重掺杂结构，由此可以将所述第一导电类型衬底20直接作为接地GND的电极，而不需要从正面引出接地GND电极，这样不仅可以缩小芯片的尺寸，满足更小体积的封装，而且由此结构延伸的多通道产品也可以适合各种不同的封装形式，另外封装时所述第一导电类型衬底20直接作为接地GND电极引出，可以避免封装时接地的打线，降低封装成本。

接着，如图4所示，在所述第一导电类型衬底20上形成第一导电类型外延层22，所述第一导电类型外延层22为P型外延层，其可通过化学气相淀积工艺生成。在本申请实施例中，所述第一导电类型外延层22为轻掺杂结构，即所述第一导电类型外延层22的掺杂浓度比所述第一导电类型衬底20的掺杂浓度低。优选的，所述第一导电类型外延层22的电阻率为2.0Ω.cm～4.0Ω.cm。

如图5所示，在所述第一导电类型外延层22中形成第二导电类型埋层24，所述第二导电类型埋层24为N型埋层。在本申请实施例中，所述第二导电类型埋层24为重掺杂结构。具体的，可通过如下工艺形成所述第二导电类型埋层24：在所述第一导电类型外延层24中注入第二导电类型离子，在此为锑离子，所述锑离子的注入剂量为2.0E15～6.0E15；对所述锑离子执行退火工艺，所述退火工艺的温度为1200℃～1250℃；所述退火工艺的时间为2.0h～6.0h。

如图6所示，在所述第一导电类型外延层22上形成第二导电类型外延层26，所述第二导电类型外延层26为N型外延层，其可通过化学气相淀积工艺生成。在本申请实施例中，所述第二导电类型外延层26为轻掺杂结构，即所述第二导电类型外延层26的掺杂浓度比所述第二导电类型埋层24的掺杂浓度低。优选的，所述第二导电类型外延层26的电阻率为25Ω.cm～35Ω.cm。

接着，如图8所示，形成多个隔离结构30，所述多个隔离结构30贯穿所述第二导电类型外延层26，所述多个隔离结构30将所述第二导电类型外延层26分为多个区域，所述多个区域包括：第一区域26a、第二区域26b、第三区域26c及第四区域26d，其中，所述第四区域26d的第二导电类型外延层与所述第一导电类型外延层22构成第三普通二极管。在此，所述第四区域26d的第二导电类型外延层与所述第一导电类型外延层22的浓度都很淡，只要对所述第三普通二极管面积做一定选择，即可确保所述第三普通二极管的超低电容。优选的，所述第三普通二极管的电容低于0.5pF。

在本申请实施例中，形成多个隔离结构30包括：形成多个沟槽28(可相应参考图7)，所述多个沟槽28贯穿所述第二导电类型外延层26(在此，所述多个沟槽28还延伸至第一导电类型外延层22中)，所述多个沟槽28将所述第二导电类型外延层26分为第一区域26a、第二区域26b、第三区域26c及第四区域26d；在每个沟槽中填充多晶硅，即可得到多个隔离结构30。优选的，所述沟槽28的深度为10μm～20μm、宽度为1.5μm～3.0μm。在本实施例中，采用沟槽进行隔离，不仅工艺简单，还可确保后续形成的各二极管之间没有寄生效应，尤其是多通道的结构，从而提高了所形成的集成式单向低电容TVS器件的可靠性。

接着，如图9所示，在所述第一区域26a中形成第一导电类型隔离32，所述第一导电类型隔离32为P型隔离，在此，所述第一导电类型隔离32延伸至所述第一导电类型外延层24中。在本申请实施例中，所述第一导电类型隔离32为重掺杂结构。具体的，可通过如下工艺形成所述第一导电类型隔离32：在所述第一区域26a中注入第一导电类型离子，在此为硼离子，所述硼离子的注入剂量为4.5E15-2.0E14；对所述硼离子执行退火工艺，所述退火工艺的温度为1200℃～1250℃；所述退火工艺的时间为2.0h～6.0h。

如图10所示，在所述第一区域26a、第二区域26b、第三区域26c及第四区域26d中形成第二导电类型注入区，在此，分别为第一区域26a中的第二导电类型注入区34a，第二区域26b中的第二导电类型注入区34b，第三区域26c中的第二导电类型注入区34c，第四区域26d中的第二导电类型注入区34d，所述第一区域26a中的第二导电类型注入区34a与所述第一导电类型隔离32构成稳压二极管。在本申请实施例中，所述第二导电类型注入区(即第一区域26a中的第二导电类型注入区34a、第二区域26b中的第二导电类型注入区34b、第三区域26c中的第二导电类型注入区34c及第四区域26d中的第二导电类型注入区34d)为重掺杂结构。

具体的，通过如下方法在所述第一区域、第二区域、第三区域及第四区域中形成第二导电类型注入区：在所述第一区域26a、第二区域26b、第三区域26c及第四区域26d中注入第二导电类型离子，在此为磷离子，所述磷离子的注入剂量为1.0E15～1.0E16；对所述磷离子执行第一次退火工艺，所述第一次退火工艺的温度为1100℃～1200℃；所述第一次退火工艺的时间为10s～20s；对所述磷离子执行第二次退火工艺，所述第二次退火工艺的温度为800℃～900℃；所述第二次退火工艺的时间为30min～60min。通过上述工艺所形成的稳压二极管为3.3V～7.0V的低压二极管。其中，第一次退火工艺也可以称为高温快速退火工艺，其目的是激活所有注入的磷杂质，确保形成良好欧姆接触的同时，也降低稳压二极管的反向漏电流；第二次退火工艺也可以称为低温炉管退火工艺，其目的是控制稳压二极管的结深和击穿电压，确保击穿电压在3.3V-7.0V左右。

接着，如图11所示，在所述第二区域26b及第三区域26c中形成第一导电类型注入区，在此，分别为第二区域26b中的第一导电类型注入区36a，第三区域26c中的第一导电类型注入区36b，所述第二区域26b的第一导电类型注入区36a与所述第二区域26b的第二导电类型外延层构成了第二普通二极管，所述第三区域26c的第一导电类型注入区36b与所述第三区域26c的第二导电类型外延层构成了第一普通二极管。

具体的，通过如下方法在所述第二区域及第三区域中形成第一导电类型注入区：在所述第二区域26b及第三区域26c中注入第一导电类型离子，在此为硼离子，所述硼离子的注入剂量为1.0E15～1.0E16；对所述硼离子执行第一次退火工艺，所述第一次退火工艺的温度为1100℃～1200℃；所述第一次退火工艺的时间为10s～20s；对所述硼离子执行第二次退火工艺，所述第二次退火工艺的温度为800℃～900℃；所述第二次退火工艺的时间为30min～60min。其中，第一次退火工艺也可以称为高温快速退火工艺，其目的是激活所有注入的硼杂质，确保形成良好的欧姆接触；第二次退火工艺也可以称为低温炉管退火工艺，其目的是控制第一普通二极管和第二普通二极管的结深，确保结深在0.5μm-1.0μm左右。

在本申请实施例中，所述第一导电类型注入区(即第二区域26b中的第一导电类型注入区36a及第三区域26c中的第一导电类型注入区36b)为重掺杂结构。在此，由于第一导电类型注入区与第二导电类型外延层26浓度都很淡，只要对所述第一普通二极管和第二普通二极管的面积做一定选择，即可确保所述第一普通二极管和第二普通二极管的超低电容。优选的，所述第一普通二极管和第二普通二极管的电容值小于0.5pF。

接着，如图13所示，形成第一金属线40a、第二金属线40b及第三金属线40c，所述第一金属线40a连接所述稳压二极管和第二普通二极管，所述第二金属线40b连接所述第二普通二极管和第一普通二极管，所述第三金属线40c连接所述第一普通二极管和第三普通二极管。具体的，可参考图12，在所述第二导电类型外延层26上形成介质层38，所述介质层38露出所述稳压二极管、第二普通二极管及第一普通二极管的正极和负极；接着，可参考图13，通过蒸发或者溅射金属层，形成第一金属线40a、第二金属线40b及第三金属线40c。通常的，所述金属层的材料为铝，其厚度可以为2.0μm左右。

在本实施例中，将所述第三金属线40c与电源Vcc连接，所述第一导电类型衬底20与地GND连接。即第一导电类型衬底20直接作为接地GND的电极，从而不需要引出接地GND电极，这样不仅可以缩小芯片的尺寸，满足更小体积的封装，另外封装时第一导电类型衬底20直接作为GND电极引出，可以减少1根金属线，极大降低封装成本。优选的，电源Vcc对地GND的电容为0.15pF～0.25pF，电源Vcc对地GND的正向ESD和反向ESD均为8kV～9kV。

进一步的，还可形成钝化层(图13中未示出)，所述钝化层覆盖所述第二导电类型外延层26。通过所述钝化层保护单向低电容TVS器件中的结构，从而提高所述单向低电容TVS器件的质量与可靠性。通常的，所述钝化层的材料为氮化硅，其厚度可以为1.0μm左右。

请继续参考图13，通过上述集成式单向低电容TVS器件的制造方法形成了如下集成式单向低电容TVS器件，具体包括：

第一导电类型衬底20；

第一导电类型外延层22，所述第一导电类型外延层22形成于所述第一导电类型衬底20上；

第二导电类型埋层24，所述第二导电类型埋层24形成于所述第一导电类型外延层22中；

第二导电类型外延层26，所述第二导电类型外延层26形成于所述第一导电类型外延层22上；

多个隔离结构30，所述多个隔离结构30贯穿所述第二导电类型外延层26，所述多个隔离结构30将所述第二导电类型外延层26分为多个区域，所述多个区域包括：第一区域26a、第二区域26b、第三区域26c及第四区域26d，其中，所述第四区域26d的第二导电类型外延层与所述第一导电类型外延层22构成第三普通二极管；

第一导电类型隔离32，所述第一导电类型隔离32形成于所述第一区域26a中，所述第一导电类型隔离32延伸至所述第一导电类型外延层22；

第二导电类型注入区，所述第二导电类型注入区形成于所述第一区域26a、第二区域26b、第三区域26c及第四区域26d中(在此分别为形成于所述第一区域26a中的第二导电类型注入区34a、形成于所述第二区域26b中的第二导电类型注入区34b、形成于所述第三区域26c中的第二导电类型注入区34c、形成于所述第四区域26d中的第二导电类型注入区34d)，所述第一区域26a中的第二导电类型注入区34a与所述第一导电类型隔离32构成稳压二极管；

第一导电类型注入区，所述第一导电类型注入区形成于所述第二区域26b及第三区域26c中(在此分别为形成于所述第二区域26b中的第一导电类型注入区36a、形成于所述第三区域26c中的第一导电类型注入区36b)，所述第二区域26b的第一导电类型注入区36a与所述第二区域26b的第二导电类型外延层构成了第二普通二极管，所述第三区域26c的第一导电类型注入区36b与所述第三区域26c的第二导电类型外延层构成了第一普通二极管；及

第一金属线40a，所述第一金属线40a连接所述第一区域26a中的第二导电类型注入区34a和所述第二区域26b中的第二导电类型注入区34b；第二金属线40b，所述第二金属线40b连接所述第二区域26b中的第一导电类型注入区36a和所述第三区域26c中的第二导电类型注入区34c；第三金属线40c，所述第三金属线40c连接所述第三区域26c中的第一导电类型注入区36b和所述第四区域26d中的第二导电类型注入区34d；即，所述第一金属线40a连接所述稳压二极管和第二普通二极管，所述第二金属线40b连接所述第二普通二极管和第一普通二极管，所述第三金属线40c连接所述第一普通二极管和第三普通二极管；

其中，所述第三金属线40c与第一电源Vcc(相当于图17中的Vcc1)连接，所述第一导电类型衬底20与地GND连接。

在此，所述第一导电类型衬底20的电阻率为0.005Ω.cm～0.008Ω.cm。所述第一导电类型外延层22的电阻率为2.0Ω.cm～4.0Ω.cm。所述第二导电类型外延层26的电阻率为25Ω.cm～35Ω.cm。所述隔离结构30包括沟槽及填充所述沟槽的多晶硅。

在本发明的其他实施例中，还可以通过三个普通二极管与稳压二极管串联形成第一支路，所述第一支路与一个普通二极管并联，从而进一步减小单向低电容TVS器件的电容。具体的，请参考图14，其为本发明另一实施例的单向低电容TVS器件的电路示意图。如图14所示，所述单向低电容TVS器件包括：第一普通二极管10、第二普通二极管11、第三普通二极管12、第四普通二极管14及稳压二极管13，其中，所述第一普通二极管10、所述第二普通二极管11、所述第四普通二极管14和所述稳压二极管13串联形成第一支路，所述第一支路与所述第三普通二极管12并联，所述第一普通二极管10的正极与电源Vcc连接，所述第一普通二极管10的负极与所述第四普通二极管14的正极连接，所述第四普通二极管14的负极与所述第二普通二极管11的正极连接，所述第二普通二极管11的负极与所述稳压二极管13的负极连接，所述稳压二极管13的正极与地GND连接，所述第三普通二极管12的负极与电源Vcc连接，所述第三普通二极管12的正极与地GND连接。即在此，相对于图2所示的结构而言，在所述第一普通二极管10和所述第二普通二极管11之间串联了所述第四普通二极管14。

其中，集成型的单向低电容TVS器件的形成方法可参考前文所述的方法，其差别仅在于：所述多个区域还包括第五区域26e(可相应参考图15)，所述第二导电类型注入区还形成于所述第五区域26e中(即第二导电类型注入区34e)，所述第一导电类型注入区还形成于所述第五区域26e中(即第一导电类型注入区36c)；所述第二金属线40b连接所述第二区域26b中的第一导电类型注入区36a和所述第五区域26e中的第二导电类型注入区34e，以及所述第二金属线40b连接所述第五区域26e中的第一导电类型注入区36c和所述第三区域26c中的第二导电类型注入区34c。所述第五区域26e的第一导电类型注入区36c与所述第五区域26e的第二导电类型外延层构成了第四普通二极管。优选的，所述第四普通二极管的结深为0.5μm～1.0μm；第四普通二极管的电容值均小于0.5pF。

前文描述了单通道单向低电容TVS器件的集成结构，在本申请的其他实施例中，也可以实现双通道单向低电容TVS器件的集成结构。其中，双通道单向低电容TVS器件的电路结构如图15所示，具体包括：第一普通二极管10、第二普通二极管11、第三普通二极管12、第五普通二极管15、第六普通二极管16、第七普通二极管17及稳压二极管13，其中，一条通道：所述第一普通二极管10、所述第二普通二极管11和所述稳压二极管13串联形成第一支路，所述第一支路与所述第三普通二极管12并联，所述第一普通二极管10的正极与电源Vcc1连接，所述第一普通二极管10的负极与所述第二普通二极管11的正极连接，所述第二普通二极管11的负极与所述稳压二极管13的负极连接，所述稳压二极管13的正极与地GND连接，所述第三普通二极管12的负极与电源Vcc1连接，所述第三普通二极管12的正极与地GND连接；另一条通道：所述第五普通二极管15、所述第六普通二极管16和所述稳压二极管13串联形成第二支路，所述第二支路与所述第七普通二极管17并联，所述第五普通二极管15的正极与电源Vcc2连接，所述第五普通二极管15的负极与所述第六普通二极管16的正极连接，所述第六普通二极管16的负极与所述稳压二极管13的负极连接，所述稳压二极管13的正极与地GND连接，所述第七普通二极管17的负极与电源Vcc2连接，所述第七普通二极管17的正极与地GND连接。

其中，集成型的单向低电容TVS器件的形成方法可参考前文所述的方法，其差别仅在于：所述多个区域还包括第六区域26f、第七区域26g及第八区域26h；所述第二导电类型注入区还形成于所述第六区域26f(即第二导电类型注入区34f)、第七区域26g(即第二导电类型注入区34g)及第八区域中26h(即第二导电类型注入区34h)；所述第一导电类型注入区还形成于所述第六区域26f(即第一导电类型注入区36d)及所述第七区域26g(即第一导电类型注入区36e)中；第四金属线40d，所述第四金属线40d连接所述第一区域26a中的第二导电类型注入区34a和所述第六区域26f中的第二导电类型注入区34f；第五金属线40e，所述第五金属线40e连接所述第六区域26f中的第一导电类型注入区36d和所述第七区域26g中的第二导电类型注入区34g；第六金属线40f，所述第六金属线40f连接所述第七区域26g中的第一导电类型注入区36e和所述第八区域26h中的第二导电类型注入区34h；其中，所述第六金属线40f与第二电源连接Vcc2。

其中，所述第六区域26f的第一导电类型注入区36d与所述第六区域26f的第二导电类型外延层构成了第六普通二极管；所述第七区域26g的第一导电类型注入区36e与所述第七区域26g的第二导电类型外延层构成了第五普通二极管；所述第八区域26h的第二导电类型外延层与所述第一导电类型外延层构成第七普通二极管。优选的，所述第五普通二极管及所述第六普通二极管的结深为0.5μm～1.0μm；所述第五普通二极管及所述第六普通二极管的电容值均小于0.5pF。

综上可见，在本发明实施例提供的单向低电容TVS器件及其制造方法中，通过半导体集成工艺形成单向低电容TVS器件由此可以提高单向低电容TVS器件的可靠性，降低单向低电容TVS器件的体积。进一步的，在单向低电容TVS器件中形成了第一普通二极管、第二普通二极管、第三普通二极管和稳压二极管，其中，所述第一普通二极管、所述第二普通二极管和所述稳压二极管串联并与所述第三普通二极管并联，由此，相较于现有技术的单向低电容TVS器件能够较大的减小电容，一般能够降低至现有电容的四分之三。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，另外此结构还可延伸到多个通道的单向低电容产品。本发明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。