[发明专利]容性二极管组件及其制造方法

说明书

公开了容性二极管组件及其制造方法。所述容性二极管组件包括：第一导电类型的半导体衬底；位于半导体衬底上的第二导电类型的外延层，第二导电类型与第一导电类型不同；第一导电类型的隔离区，从外延层的表面穿过外延层延伸至半导体衬底中，从而在外延层中限定第一二极管的第一有源区和第二二极管的第二有源区，并且将第一有源区和第二有源区彼此隔开；第一导电类型的第一掺杂区，在第一有源区从外延层表面延伸至外延层中；第二导电类型的第二掺杂区，在第二有源区从外延层表面延伸至外延层中；以及导电通道，在第一有源区从外延层表面延伸进入半导体衬底中，使得外延层和半导体衬底彼此电连接。该容性二极管组件可以作为无极性的电容元件，可以提高瞬态电压抑制器的瞬态响应速度。

技术领域

本发明涉及微电子技术领域，更具体地，涉及容性二极管组件及其制造方法。

背景技术

瞬态电压抑制器TVS(Transient Voltage Suppressor)是在稳压管基础上发展的高效能电路保护器件。TVS二极管的外形与普通稳压管无异，然而，由于特殊的结构和工艺设计，TVS二极管的瞬态响应速度和浪涌吸收能力远高于普通稳压管。例如，TVS二极管的响应时间仅为10^-12秒，并且可以吸收高达数千瓦的浪涌功率。在反向应用条件下，当承受一个高能量的大脉冲时，TVS二极管的工作阻抗会快速降至极低的导通值，从而允许大电流通过，同时，将电压箝位在预定水平。因此，TVS二极管可以有效地保护电子线路中的精密元器件免受各种浪涌脉冲的损坏。

传统的TVS二极管的制造工艺比较简单，一般是在P+衬底/N+衬底上通过异型掺杂直接形成PN结。TVS二极管的响应速度与其电容密切相关。传统的TVS二极管主要应用在消费类电子产品中的数据端子，如键盘、侧键和电源线等。由于此类端子速度较慢，对TVS二极管的瞬态响应速度要求不高，电容一般在20pF以上。然而，视频数据线具有极高的数据传输率(其数据传输率高达480M，有的视频数据传输率达到1G以上)。因此，对于视频线路的保护，传统的TVS二极管的瞬态响应速度就不能满足使用要求。在视频传输中，TVS二极管的电容要求小于1.0pF。

在现有的TVS器件中，普通的整流二极管作为小电容值的附加电容，与齐纳二极管串联。该TVS器件的电容值将取决于附加电容的电容值。由于整流二极管的单向导电特性，该TVS器件也是单向器件，可以实现单向低电容ESD防护功能。然而，由于寄生效应及散热不良，该TVS器件很难达到较高的瞬态功率。

因此，针对TVS器件的应用，期望开发新型的容性器件，在提高瞬态响应速度的同时，兼顾单向和双向应用要求，降低工艺复杂度和成本，以及提供高保护电压。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种可以用于单向或双向TVS器件的容性二极管组件，该容性二极管组件具有超低电容，从而提高TVS器件的瞬态响应速度。

根据本发明的一方面，提供一种容性二极管组件，包括：第一导电类型的半导体衬底；位于半导体衬底上的第二导电类型的外延层，第二导电类型与第一导电类型不同；第一导电类型的隔离区，从外延层的表面穿过外延层延伸至半导体衬底中，从而在外延层中限定第一二极管的第一有源区和第二二极管的第二有源区，并且将第一有源区和第二有源区彼此隔开；第一导电类型的第一掺杂区，在第一有源区从外延层表面延伸至外延层中；第二导电类型的第二掺杂区，在第二有源区从外延层表面延伸至外延层中；以及导电通道，在第一有源区从外延层表面延伸进入半导体衬底中，使得外延层和半导体衬底彼此电连接。

优选地，所述容性二极管组件还包括：位于外延层上的绝缘层；以及互连引线，穿过绝缘层到达第一掺杂区和和第二掺杂区，并且与二者电连接。

优选地，第一掺杂区和外延层之间形成第一二极管的PN结，半导体衬底和外延层之间形成第二二极管的PN结。

优选地，第一二极管和第二二极管采用半导体衬底和互连引线反向并联连接。