[发明专利]一种TVS器件及其制造方法

说明书

本发明公开了一种TVS器件及其制造方法，包括绝缘体上覆半导体衬底，绝缘体上覆半导体衬底包括第一导电类型的衬底、绝缘层及上第一导电类型的外延层，外延层表面由隔离结构分隔为一TVS二极管区及多个低电容二极管区；TVS二极管区的外延层表面设置有第二导电类型的阱区，阱区表面设置有第一导电类型的TVS注入区，形成TVS二极管；低电容二极管区的N型外延层表面设置有普通N+区和普通P+区，形成低电容二极管。本发明通过隔离结构实现了IO接口到IO接口的隔离，减小了Vbr、Vtrig、Itrig、Vc，提高了器件的性能；通过不同的金属电极的连接方式，能够实现单个TVS二极管对多个IO接口的单向瞬态抑制，也能够实现IO接口的双向瞬态抑制，形成低电容双向TVS器件。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体为一种TVS器件及其制造方法。

背景技术

瞬变电压抑制二级管(TVS)广泛应用于半导体、敏感零件、二级电源和信号电路等的静电和过压防护。TVS具有体积小、功率大、响应快、无噪声、性能可靠、使用寿命长等诸多优点。常用的TVS管的击穿电压有从5V到550V的系列值。

随着技术的发展，芯片的低功耗，高速度发展对低结电容、低电压的TVS提出了新需求。如图1所示，现有技术中的TVS器件包括N型衬底1及位于N型衬底1上的N型外延层2，在N型外延层2内设置有P阱区3、普通P阱区4、P+区5、N+区6，在P阱区3内和普通P阱区4内也分别设置有P+区5、N+区6，分别形成TVS二极管T1、不带P阱区的低电容二极管T3和带有P阱区的低电容二极管T2。图2示出了上述TVS器件的等效电路结构示意图，上述TVS器件具有以下缺点：

1)IO接口到IO接口不隔离，IO接口到IO接口之间存在寄生结构；

2)Vbr、Vtrig、Itrig、Vc偏高；

3)普通P阱区导致寄生电容较高；

4)由于IO接口到IO接口之间的寄生结构的存在，因此无法做成低电容双向TVS器件。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新的TVS器件及其制造方法，以期克服既有器件的工艺及材料局限，提高器件性能。

为实现上述目的，本发明一方面提供了一种TVS器件，包括绝缘体上覆半导体衬底，所述绝缘体上覆半导体衬底包括第一导电类型的衬底、上覆于所述衬底的绝缘层及上覆于所述绝缘层的第一导电类型的外延层，所述外延层表面由隔离结构分隔为一TVS二极管区及多个低电容二极管区；

所述TVS二极管区的外延层表面设置有第二导电类型的阱区，所述阱区表面设置有第一导电类型的TVS注入区，形成TVS二极管；

所述低电容二极管区的N型外延层表面设置有普通N+区和普通P+区，形成低电容二极管。

优选的，所述隔离结构包括隔离槽，所述隔离槽贯穿所述外延层并延伸至所述绝缘层的表面，所述隔离槽内填充有二氧化硅。

优选的，所述TVS器件的表面还包括金属电极，所述金属电极形成于所述TVS注入区、普通N+区和普通P+区上；所述隔离结构贯穿所述金属电极。

优选的，每两个不同的所述低电容二极管串联形成一低电容二极管组，所述低电容二极管组中的两个所述低电容二极管的连接处为IO接口。

优选的，所述TVS二极管的阳极与多组所述低电容二极管组的阳极连接并接地，所述TVS二极管的阴极与多组所述低电容二极管组的阴极连接，实现了单个TVS二极管给不同的IO接口共用，能够满足多个IO接口的单向瞬态抑制。

优选的，所述TVS二极管的阳极与多组所述低电容二极管组的阳极连接，所述TVS二极管的阴极与多组所述低电容二极管组的阴极连接，某一所述IO接口接地，实现了IO接口的双向瞬态抑制，形成了低电容双向TVS器件。