瞬态电压抑制器及其制造方法
【专利说明】瞬态电压抑制器及其制造方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2013年10月31日提交的申请号为10-2013-01318008的韩国专利申请的优先权，其全部内容通过引用合并于此。
技术领域
[0003]本发明的方面涉及瞬态电压抑制器及其制造方法。
【背景技术】
[0004]参见图1，示出了一般的瞬态电压抑制器的操作原理的电路图。如在图1中所示，一般的瞬态电压抑制器(TVS)(例如:压敏电阻，晶闸管或二极管(整流器/齐纳二极管))以并联的方式连接在电源VG和负载RLOAD之间，且瞬态电压抑制器TVS的一侧连接至地(GND) ο
[0005]在这种配置的情况下，当超过负载RLOAD所需要的电压的过电压被输入时，瞬态电压导出电流(ITV)经由瞬态电压抑制器TVS向地GND流动，且仅有被钳位且稳定的低电压施加至负载RL0AD，从而安全地保护负载RLOAD免于遭受瞬态电压。
[0006]瞬态电压抑制器TVS受到电容和静电放电(ESD)影响。为了提高通常由单个元件构成的瞬态电压抑制器TVS的ESD特性，有必要增加瞬态电压抑制器TVS的面积。然而，当瞬态电压抑制器TVS的面积增加时，衬底和掺杂区域的接触面积可能增加，且电容值可能相应地增加。瞬态电压抑制器TVS在电容值上的增加可能使信号严重地失真，使得难以在高频电路中采用瞬态电压抑制器TVS。另外，由于瞬态电压抑制器TVS的击穿电压很大程度地受到衬底和掺杂区域之间的浓度差影响，所以影响了流经瞬态电压抑制器TVS的总电流。因此，瞬态电压抑制器TVS的内部电阻可能增加，从而减小了静态耐压。
【发明内容】
[0007]本发明的方面提供一种瞬态电压抑制器及其制造方法，其可以通过对第一外延层执行离子注入来形成掩埋层的一部分、然后在沉积具有与第一外延层相同的杂质浓度的第二外延层的同时形成掩埋层的其他部分来类推掩埋层的生长，而容易地控制齐纳二极管的耐压特性。
[0008]本发明的其他方面提供一种瞬态电压抑制器及其制造方法，其可以通过形成环形的掺杂区域以通过在小的面积内增加齐纳二级管的PN结面积来增加电流经过区域，而改善电流分布特性。
[0009]根据本发明的一个方面，提供了一种瞬态电压抑制器，包括:第一导电类型的衬底；第一导电类型的第一外围层，形成在第一导电类型衬底的第一表面上；第一导电类型的第二外延层，形成在第一导电类型第一外延层的第一表面上；第二导电类型的掩埋层，插入在第一导电类型第一外延层和第一导电类型第二外延层之间；第一导电类型的掺杂区域，从第一导电类型第二外延层的第一表面向内形成；第二导电类型的掺杂区域，从第一导电类型第二外延层的第一表面向内形成，且与第一导电类型掺杂区域间隔开；以及第一电极，形成为覆盖第一导电类型掺杂区域的第一表面和第二导电类型掺杂区域的第一表面，且电连接第一导电类型掺杂区域和第二导电类型掺杂区域。第一导电类型第一外延层和第一导电类型第二外延层具有比第一导电类型衬底更低的浓度。
[0010]第一导电类型第一外延层和第一导电类型第二外延层可以具有相同的金属掺杂浓度。
[0011]第二导电类型掩埋层可以从第一导电类型第二外延层的与第一导电类型第一外延层的第一表面接触的第二表面向内形成在第一导电类型第一外延层和第一导电类型第二外延层中。
[0012]第二导电类型掩埋层可以形成在第一导电类型第一外延层和第一导电类型第二外延层之间，以沿着第一导电类型第二外延层的深度方向与第一导电类型掺杂区域间隔开。
[0013]瞬态电压抑制器还可以包括第二电极，所述第二电极形成为覆盖第一导电类型衬底的第二表面。
[0014]瞬态电压抑制器还可以包括插入在第一电极和第一导电类型第二外延层的第一表面之间的绝缘层。
[0015]第一导电类型可以是N型，第二导电类型可以是P型。
[0016]根据本发明的另一个方面，提供了一种瞬态电压抑制器的制造方法，所述制造方法包括:制备第一导电类型的衬底；在第一导电类型衬底的第一表面上形成第一导电类型的第一外延层；将第二导电类型的杂质注入至第一导电类型第一外延层的第一表面的一部分中，然后通过在允许从第一导电类型第一外延层的第一表面生长第一导电类型第二外延层的同时允许第二导电类型的掩埋层借助于第二导电类型杂质生长来形成第一导电类型的第二外延层；从第一导电类型第二外延层的第一表面向第二导电类型掩埋层向内形成第一导电类型的掺杂区域；从第一导电类型第二外延层的第一表面向内形成第二导电类型的掺杂区域以与第一导电类型掺杂区域间隔开；在第一导电类型第二外延层的第一表面上形成绝缘层以暴露出第一导电类型掺杂区域和第二导电类型掺杂区域；以及通过形成金属层以覆盖暴露出的第一导电类型掺杂区域和暴露出的第二导电类型掺杂区域来形成第一电极。
[0017]第一导电类型第一外延层和第一导电类型第二外延层可以具有相同的金属掺杂浓度。
[0018]根据本发明的另一个方面，提供了一种瞬态电压抑制器，包括:第一导电类型的衬底；第一导电类型的外延层，形成在第一导电类型衬底的第一表面上；第二导电类型的第一掺杂区域，从第一导电类型外延层的第一表面向内形成；第一导电类型的第一掺杂区域，从第一导电类型外延层的第一表面向内形成以与第二导电类型第一掺杂区域间隔开，且成形为包围第二导电类型第一掺杂区域的环；第一导电类型的第二掺杂区域，从第二导电类型第一掺杂区域的第一表面向第二导电类型第一掺杂区域向内形成；第二导电类型的第二掺杂区域，从第一导电类型外延层向内形成以与第一导电类型第一掺杂区域间隔开；第二导电类型的第三掺杂区域，从第一导电类型外延层的第一表面、第一导电类型第一掺杂区域的第一表面和第二导电类型第一掺杂区域向内形成，且连接第二导电类型第一掺杂区域和第一导电类型第一掺杂区域；以及第一电极，形成为覆盖第一导电类型第二掺杂区域的第一表面和第二导电类型第二掺杂区域的第一表面，且电连接第一导电类型第二掺杂区域和第二导电类型第二掺杂区域。
[0019]瞬态电压抑制器还可以包括绝缘层，所述绝缘层插入在第一电极与第一导电类型外延层的第一表面之间，以及插入在第一电极与第二导电类型第三掺杂区域的第一表面之间。
[0020]瞬态电压抑制器还可以包括第二电极，所述第二电极形成为覆盖第一导电类型衬底的第二表面。
[0021]第一导电类型可以是P型，第二导电类型可以是N型。
[0022]如上所述，在根据本发明的瞬态电压抑制器及其制造方法中，可以通过对第一外延层执行离子注入来形成掩埋层的一部分、然后在沉积具有与第一外延层相同的杂质浓度的第二外延层的同时形成掩埋层的其他部分来类推掩埋层的生长，而容易地控制齐纳二极管的耐压特性。
[0023]另外，在根据本发明的瞬态电压抑制器及其制造方法中，可以通过形成环形的掺杂区域以通过在小的面积内增加齐纳二级管的PN结面积来增加电流经过区域，而改善电流分布特性。
[0024]本发明的另外的方面和/或优点部分将在下面的描述中陈述、或将从所述描述中变得明显、或可以通过本发明的实践来习得。
【附图说明】
[0025]从结合附图的以下详细描述中将更加清楚本发明的目的、特征和优点，在附图中:
[0026]图1是用于解释一般的瞬态电压抑制器的操作原理的电路图；
[0027]图2是根据本发明的一个实施例的瞬态电压抑制器的截面图；
[0028]图3是说明图2中所示的瞬态电压抑制器的制造方法的流程图；
[0029]图4是图2中所示的瞬态电压抑制器的等效电路图；
[0030]图5是根据本发明的另一个实施例的瞬态电压抑制器的截面图；
[0031]图6是说明图5中所示的瞬态电压抑制器的制造