[发明专利]低电压/低漏电流的TVS二极管器件结构及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种防止静电和浪涌电流冲击的器件及其制备方法，具体地说，是关于低电压/低漏电流的TVS二极管器件的结构及制备方法。

背景技术

TVS二极管作为防静电/抗浪涌电流保护器件，已经广泛应用在消费内电子产品(如手机，PDA，MP3，数码相机等)中，用以防止外部瞬态静电、浪涌电流对这些产品中的内部芯片造成损害，直接影响产品的功能和可靠性。

TVS二极管的具体应用主要是：在消费内电子产品(如手机，PDA，MP3，数码相机等)中，与外部相连接的部分或重要的数据端口如键盘，电源接口，USB接口，数据接口，彩屏LCD驱动等部分，TVS二极管的阴极与数据端相连，阳极接地。在消费内电子产品的整个电路正常工作时，TVS二极管由于处在反向工作状态，对所述电路功能没有影响，而当瞬态静电脉冲或浪涌电流出现时，由于TVS二极管的开启电压低，瞬态反应速度快的优点，TVS二极管首先反向导通，使得外部能量通过其释放，而TVS二极管较低的钳位电压能够保证在数据端上的电压不会对内部芯片造成损害。

随着现代化超大规模集成电路的出现，超深亚微米的工艺已成为集成电路加工工艺的主流，为降低超大规模集成电路的功耗，目前芯片的工作电压以3.3V为主(芯片内器件的击穿电压最低为7V)，为保护芯片，所以相应地TVS二极管的反向击穿电压也要相应降低，需开发反向击穿电压小于6V的TVS二极管，而反向击穿低的要求使得普通工艺制备的TVS二极管出现漏电流呈指数增加(超过1mA)，P-N结电容也相应增大等缺点，所以需要开发低击穿电压/低漏电流的TVS二极管器件结构及制备方法。

目前主要的TVS二极管器件结构及制备方法主要如下：

1.普通P+/N+结制备的TVS二极管如下：

  N+注入  P+衬底

一般这种二极管的击穿电压在10V-50V之间，漏电流较小，而当击穿电压低于6V时，采用这种结构的二极管漏电会有巨大的增加，一般达到数十个mA以上。

2.PIN或NIP结构制备的TVS二极管，如下：

  N+注入  I层  P+衬底

由于I层厚度超过10μm，而电阻率250ohm·cm以上，所以造成

A、击穿电压无法降低到6V以下；

B、导通时由于I层的厚度和电阻率，造成内阻太大，同时这种TVS二极管的钳位电压较高，不利于作为保护电路之用。

3.还有使用三极管穿通结构来制作TVS二极管来实现低电压保护，但是，由于此种结构的制备工艺复杂，工艺控制性较差，使得穿通电压值波动大，成品率低。此外，由于存在着二极管snapback现象，使得器件可能被误操作开通，导致整个电路工作异常。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新的N+/P-/P++深槽(结)隔离的TVS二极管结构以及制备方法，通过增加一层薄的P外延层来降低由于击穿电压低带来的漏电影响，同时深槽隔离的技术使得器件一方面降低侧面电容，另一方面能显著减小芯片的尺寸。

本发明的TVS二极管的制备方法，将在具体实施方式中的三个实施例来描述，其主要步骤为：S₁、在<100>晶面上生长出外延层P-，S₂、刻蚀出深槽区，S₃、注入N杂质，S₄、生成氧化层并开出阳极接触以及阴极接触由三个实施例给出详细描述。