[发明专利]一种具有双向大骤回SCR特性超低电容的TVS器件及其制造方法

说明书

本发明公开了一种具有双向大骤回SCR特性超低电容的TVS器件及其制造方法，其包括：一个GND‑IO路径上横向的PNPN结构和一个IO‑GND路径上纵向的PNPN结构，二者通过深槽隔离，每个PNPN结构都有一个降容二极管并联。本发明分别利用横向和纵向的PNPN结构实现了双向大骤回特性，而且分别串联一个降容二极管D1和D2，实现了降低电容的目的。而且表面只需要引出一个I/01，另外一个I/02从GND引出，封装简单且更容易实现，比表面多IO的打线方式封装成本更低。此特殊结构的设计实现使其具有超低的电容，超低残压，所以在保护高频数据接口电路上的应用优势十分明显。

技术领域

本发明涉及半导体保护器件领域，特别涉及一种具有双向大骤回SCR特性超低电容的TVS(TVS，Transient Voltage Suppressors)器件及其制造方法。

背景技术

随着各类ESD电路集成度的不断增高，集成电路的线宽也随之减小。电路中以静电放电(ESD)或其他形式存在的瞬态电压也因此更容易对电子器件造成破坏。各种多功能移动终端设备不断涌现以满足人们日益增加的使用需求，对应的功能接口也在不断的升级，USB作为手机最主要的通信接口，从USB 2.0到现在最新USB3.1对数据传输的要求越来越高，主芯片的升级对端口防护提出更苛刻的要求，传统结构的ESD产品已不能满足客户应用要求。

双向大骤回SCR特性低电容TVS具有超低残压和超低电容的特性，主要是针对目前HMDI2.0和USB3.0/3.1等高速数据接口ESD保护。

双向TVS二极管，能够将来自数据线两端正负极的浪涌脉冲泄放，从而保护系统免于遭受各种形式的瞬态高压的冲击。与普通的双向TVS相比，大骤回特性的TVS采用SCR工艺(可控硅技术)实现ESD和Surge测试时超低残压的目标，其原理是当大电压击穿器件后，TVS电压快速降低到1-3V，达到超低残压的目的，在实际应用过程中具有非常可靠的双向过压保护功能，在EDS器件保护应用中具有更高的灵活性和可靠性。

普通的双向TVS大多是NPN结构,等效电路图如图1所示。双向TVS在N型硅衬底/P-外延上掺杂一层N型杂质，形成NPN结，如图2所示，普通双向TVS包括ALsicu金属层24、SiO₂绝缘层23、N型掺杂层22，P-外延21,N+衬底20。目前很多端口的保护都趋于双向保护，但是普通双向TVS已经无法满足高速数据通讯端口的超低残压、超低电容的要求，所以研发出双向低残压的器件显得十分迫切。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供具有双向大骤回SCR特性超低电容的TVS器件及其制造方法。

为解决上述技术问题，本发明产品的技术方案是：

一种具有双向大骤回SCR特性超低电容TVS的器件，其特征在于，包括：一个GND-IO路径上横向的PNPN结构和一个IO-GND路径上纵向的PNPN结构，二者通过深槽隔离，每个PNPN结构都有一个降容二极管并联。

上述具有双向大骤回SCR特性超低电容TVS的器件的制备方法，包括：

步骤A：在重掺杂N型硅衬底用光刻胶掩膜开出P型掺杂区域窗口，进行P型掺杂形成P埋层；

步骤B:生长一层轻掺杂N型外延层1；

步骤C：在轻掺杂N型外延层1上用光刻胶掩膜开出P型掺杂区域窗口，进行P型掺杂形成Pwell-1层；

步骤D：在轻掺杂N型外延层1上用光刻胶掩膜开出N型掺杂区域窗口，进行N型掺杂形成N埋层；

步骤E：生长一层更轻掺杂N型外延层2；

步骤F：用光刻胶掩膜开出P型掺杂区域窗口，进行P型掺杂离子注入,形成P型掺杂形成Pwell-2层；