一種基于cmos工藝的tvs器件的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種基于CMOS工藝的TVS器件。
【背景技術】
[0002]目前對于高速接口、顯示屏等系統級的ESD防護，主要是使用TVS(TransientVoltage Suppresser瞬態電壓抑制器)技術。USB3.0的傳輸速度達到700M比特率，為了保證數據完整性，接口處ESD防護對電容的要求極其嚴格；大屏幕液晶顯示器的行驅動和列驅動芯片有數百個引腳，每個引腳都存在ESD風險，為了有效設計ESD防護而同時又不占用太大的面積，對高集成的TVS的需求越來越大。TVS因其高封裝集成度、低電容值及低鉗位電壓，儼然已成為保護手持式電子產品的關鍵技術。正因為如此，應用涉及電信、通訊、工業、民用產品、軍事、醫療設備等多個領域。
[0003]齊納二極管擊穿電壓較低(10V以內)，高魯棒性的齊納二極管需要較大的結面積才能實現，而結面積的增大直接導致電容過大，用于高速接口時會對數據完整性受到威脅，解決這個問題的辦法是釆用控向二極管與齊納二極管的串聯起到降低電容的作用。現有的TVS器件的一種是將齊納二極管植入芯片體內，采用埋層和外延工藝，但是成本較高；另一種TVS器件則是采用CMOS工藝將二極管均分布在芯片表面，但是占用面積大，ESD魯棒性差，寄生電容大。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型的目的是克服現有產品中不足，提供一種ESD魯棒性高、器件集成度高、芯片面積小、成本低的CMOS工藝的TVS器件。
[0005]為了達到上述目的，本實用新型是通過以下技術方案實現的:
[0006]本實用新型的一種基于CMOS工藝的TVS器件，包括襯底，襯底上設有N阱區，N阱區上設有N1+有源注入區、P1+有源注入區、N2+有源注入區、ZP有源注入區，N1+有源注入區、P1+有源注入區、N2+有源注入區、ZP有源注入區依次從左到右排列，ZP有源注入區上設有N3+有源注入區、P23+有源注入區，N1+有源注入區與P1+有源注入區之間設有場氧區a，Pl+有源注入區與N2+有源注入區之間設有場氧區b，N2+有源注入區與N3+有源注入區之間設有場氧區c，N3+有源注入區與P23+有源注入區之間設有場氧區d，P1+有源注入區連接N2+有源注入區，P1+有源注入區和N2+有源注入區都連接至輸入或輸出1/0端，N1+有源注入區連接N3+有源注入區，N1+有源注入區和N3+有源注入區都連接至電源VDD端，P23+有源注入區連接GND端。
[0007]本實用新型的N1+有源注入區、P1+有源注入區之間構成二極管D1，N2+有源注入區與P23+有源注入區之間形成二極管D2，N3+有源注入區與ZP有源注入區之間形成穩壓二極管Q。
[0008]本實用新型的場氧區a位于N阱區上，場氧區b的一部分位于位于襯底上，場氧區b的另一部分位于N阱區上，場氧區c的一部分位于N阱區上，場氧區c的另一部分位于ZP有源注入區上，場氧區d位于ZP有源注入區上。
[0009]本實用新型的有益效果如下:本實用新型結構簡單，成本低，ESD魯棒性高，器件集成度高，芯片面積小，寄生電容小。
【附圖說明】
[0010]圖1為本實用新型的結構剖面示意圖；
[0011]圖2為本實用新型的等效電路原理示意圖。
【具體實施方式】
[0012]下面結合說明書附圖對本實用新型的技術方案作進一步說明:
[0013]如圖1、圖2所示，一種基于CMOS工藝的TVS器件，包括襯底1，襯底1上設有N阱區2，N阱區2上設有N1+有源注入區4、P1+有源注入區5、N2+有源注入區6、ZP有源注入區3，N1+有源注入區4、P1+有源注入區5、N2+有源注入區6、ZP有源注入區3依次從左到右排列，ZP有源注入區3上設有N3+有源注入區7、P23+有源注入區8，N1+有源注入區4與P1+有源注入區5之間設有場氧區all，Pl+有源注入區5與N2+有源注入區6之間設有場氧區bl3，N2+有源注入區6與N3+有源注入區7之間設有場氧區cl2，N3+有源注入區7與P23+有源注入區8之間設有場氧區dl4，P1+有源注入區5連接N2+有源注入區6，P1+有源注入區5和N2+有源注入區6都連接至輸入或輸出I/O端，N1+有源注入區4連接N3+有源注入區7，N1+有源注入區4和N3+有源注入區7都連接至電源VDD端，P23+有源注入區8連接GND端。
[0014]如圖1、圖2所示，N1+有源注入區4、P1+有源注入區5之間構成二極管D1，N2+有源注入區6與P23+有源注入區8之間形成二極管D2，N3+有源注入區7與ZP有源注入區3之間形成穩壓二極管Q。
[0015]本實用新型的場氧區all位于N阱區2上，場氧區bl3的一部分位于襯底1上，場氧區bl3的另一部分位于N阱區2上，場氧區cl2的一部分位于N阱區2上，場氧區cl2的另一部分位于ZP有源注入區3上，場氧區dl4位于ZP有源注入區3上。
[0016]目前對于高速接口、顯示屏等系統級的ESD防護，主要是使用TVS(TransientVoltage Suppresser瞬態電壓抑制器)技術。USB3.0的傳輸速度達到700M比特率，為了保證數據完整性，接口處ESD防護對電容的要求極其嚴格；大屏幕液晶顯示器的行驅動和列驅動芯片有數百個引腳，每個引腳都存在ESD風險。
[0017]本實用新型可實現VDD到GND的防護(路徑1)、I/O到GND的防護(路徑2)。當ESD來臨時，以路徑2為例，ESD電流從瞬態電壓抑制器的另一端即輸入或輸出I/O端流入，首先流過二極管D1，再經過穩壓二極管Q，流向地端GND ;最終輸入輸出端的電壓被鉗位在V = VD1+VQ，其中:VD1表示二極管D1的正向壓降，約為0.6?0.7V左右，VQ表示穩壓二極管Q的反向擊穿電壓，通過控制ZP有源注入層和N+有源注入層的濃度可以得到不同應用范圍的電壓值，通常控制在5?8V之間，因此，輸入輸出端的電壓被鉗制在安全電壓范圍內，起到了保護作用。
[0018]本實用新型層次簡單，與CMOS工藝兼容，容易控制實現；同時，將二極管D2移植到器件體內，大幅度地提高了器件集成度和減小了芯片面積，增強了器件ESD能力，降低了生產成本。
[0019]本實用新型結構簡單，成本低，ESD魯棒性高，器件集成度高，芯片面積小，寄生電容小。
[0020]需要注意的是，以上列舉的僅是本實用新型的一種具體實施例。顯然，本實用新型不限于以上實施例，還可以有許多變形。
[0021]總之，本領域的普通技術人員能從本實用新型公開的內容直接導出或聯想到的所有變形，均應認為是本實用新型的保護范圍。
【主權項】
1.一種基于CMOS工藝的TVS器件，其特征在于，包括襯底(1)，所述襯底(1)上設有N阱區(2)，所述N阱區(2)上設有N1+有源注入區(4)、P1+有源注入區(5)、N2+有源注入區(6)、ZP有源注入區(3)，所述N1+有源注入區(4)、P1+有源注入區(5)、N2+有源注入區(6)、ZP有源注入區(3)依次從左到右排列，所述ZP有源注入區(3)上設有N3+有源注入區(7)、P23+有源注入區(8)，所述N1+有源注入區(4)與P1+有源注入區(5)之間設有場氧區a(ll)，所述P1+有源注入區(5)與N2+有源注入區(6)之間設有場氧區b (13)，所述N2+有源注入區(6)與N3+有源注入區(7)之間設有場氧區c (12)，所述N3+有源注入區(7)與P23+有源注入區⑶之間設有場氧區d(14)，所述P1+有源注入區(5)連接N2+有源注入區￠)，所述P1+有源注入區(5)和N2+有源注入區(6)都連接至輸入或輸出I/O端，所述N1+有源注入區(4)連接N3+有源注入區(7)，所述N1+有源注入區(4)和N3+有源注入區(7)都連接至電源VDD端，所述P23+有源注入區⑶連接GND端。2.根據權利要求1所述基于CMOS工藝的TVS器件，其特征在于，所述N1+有源注入區(4)、P1+有源注入區(5)之間構成二極管D1，所述N2+有源注入區(6)與P23+有源注入區(8)之間形成二極管D2，所述N3+有源注入區(7)與ZP有源注入區(3)之間形成穩壓二極管Q。3.根據權利要求1所述基于CMOS工藝的TVS器件，其特征在于，所述場氧區a(11)位于N阱區(2)上，所述場氧區b (13)的一部分位于位于襯底(1)上，所述場氧區b (13)的另一部分位于N阱區(2)上，所述場氧區c的(12) —部分位于N阱區(2)上，所述場氧區c (12)的另一部分位于ZP有源注入區(3)上，所述場氧區d(14)位于ZP有源注入區(3)上。
【專利摘要】本實用新型公開基于CMOS工藝的TVS器件，包括襯底，襯底上設有N阱區，N阱區上設有N1+有源注入區、P1+有源注入區、N2+有源注入區、ZP有源注入區，N1+有源注入區、P1+有源注入區、N2+有源注入區、ZP有源注入區依次從左到右排列，ZP有源注入區上設有N3+有源注入區、P23+有源注入區，P1+有源注入區連接N2+有源注入區，P1+有源注入區和N2+有源注入區都連接至輸入或輸出I/O端，N1+有源注入區連接N3+有源注入區，N1+有源注入區和N3+有源注入區都連接至電源VDD端，P23+有源注入區連接GND端。本實用新型結構簡單，成本低，ESD魯棒性高，器件集成度高，芯片面積小，寄生電容小。
【IPC分類】H01L27/02
【公開號】CN205039152
【申請號】CN201520847782
【發明人】高秀秀, 陳利, 張軍亮, 姜帆, 高耿輝
【申請人】廈門元順微電子技術有限公司, 大連連順電子有限公司, 友順科技股份有限公司
【公開日】2016年2月17日
【申請日】2015年10月29日