[发明专利]集成式双向超低电容TVS器件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种集成式双向超低电容TVS器件及其制造方法。

背景技术

相对于单向超低电容TVS器件，双向超低电容TVS器件由于具有正、反两个方向的常规电性I-V曲线（见图1）基本对称的特征，从而在实际应用中，能同时保护电路的两个方向，所以应用范围更广。通常的，双向超低电容TVS器件中电源对地的电容可以达到小于0.3pF，而正、反两个方向的ESD能力都可以达到大于8kV。目前市场上的双向超低电容TVS器件的结构大致有三类。

第一类是将两组分离的、性能完全一样的单向超低电容TVS器件按照图2的方式串联。由于电源和地两端完全对称，可以实现双向超低电容性能。但这个结构存在以下不足：

1、需要两组芯片串联，成本较高；

2、对于较小的封装体，两组芯片无法同时封装；

3、电流流经电源和地两端时，由于需要经过三个二极管，功耗较大，容易降低器件的峰值电流能力。

第二类是直接将一个两通道的单向超低电容TVS器件的通道端引出，分别当做电源端和地端（见图3），由于两个通道端完全对称，可以实现双向超低电容性能，但这个结构存在以下不足：

1、两个通道端必须同时从正面引出，从而导致芯片面积较大，一方面成本较高，另一方面不适合较小的封装体；

2、封装时两个通道端必须各打一根金属线，成本较高；

3、电流流经通道两端（电源和地两端）时，由于需要经过三个二极管，功耗较大，容易降低器件的峰值电流能力。

第三类是将两组单向超低电容TVS器件按照图4的方式并联而成，从电源Vcc对地GND的I-V曲线来看，正、反向特性基本对称，但系统线路的电容却远远低于相同电压的普通双向TVS二极管的电容。

由两组单向超低电容TVS器件组合而成的双向超低电容TVS器件，其电源Vcc对地GND的电容值C_T可以表示为：

CT=CD1×DZ1CD1+CZ1+CD2×CZ2CD2+CZ2≈CD1+CD2]]>

这里C_D1和C_D2都较小，C_Z1和C_Z2都要比前两者大一个数量级，所以二极管D1和二极管Z1串联后的电容基本等同于二极管D1的电容；二极管D2和二极管Z2串联后的电容基本等同于二极管D2的电容。而整个线路的电容也就基本等同于二极管D1和二极管D2的电容之和。

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：