一種超低電容tvs二極管的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種超低電容電子產品ESD保護的瞬態抑制保護器（TVS）二極管，此器件采用高電阻率的硅片來降低二極管PN結電容，并通過注入雜質來局部調節PN結接觸區的低濃度區的濃度來達到設計的低電壓，既達到超低電容，低壓，又保證功率良好的效果。本實用新型是在高電阻率第一種雜質的硅片上形成間隔排列深結和淺結的第二種雜質區，并在淺結的第二種雜質區下面通過注入第一種雜質來調節PN結的接觸區的濃度比，達到設計的反向雪崩擊穿電壓。深結區形成超低電容，調整深結和淺結區面積比例和高電阻率區的電阻率達到設計的電容值；調整深結區的深度達到高的功率值。本實用新型TVS主要應用于超高頻電子設備的ESD保護上，應用范圍廣泛。
【專利說明】
一種超低電容TVS 二極管
技術領域
[0001]本實用新型屬于二極管及其制備的技術領域，特別是涉及一種超低電容的瞬態電壓抑制器(TVS) 二極管。
【背景技術】
[0002]TVS 二極管廣泛用于電子電路的保護上，通常并聯于要保護的元器件，當有外部的高脈沖電壓，如雷擊、靜電(ESD)通過時能快速將其電流泄放掉，將電壓維持在較低的水平，避免高電壓對元器件的損傷。隨著電路的小型化，使用頻率越來越高，速度越來越快，外接的TVS的電容也必須越來越小，否則會降低整個電路的頻率，增加損耗。所以TVS的電容從幾百PF，要降到IPF以下，對TVS提出了新的挑戰。
[0003]為了實現TVS低電容特性，通用的方法是將普通電容二極管串聯一個低電容二極管，如美國專利(專利號US2008/0217749 Al)，示于圖1，將一個普通TVS二極管(11)和一個低電容PIN二極管(12)背靠背串聯，再外并聯一個低電容整流二極管(13)，三個二極管封裝在一起，形成低電容特性。問題是這樣做成本高，封裝復雜。
[0004]我們希望在一個芯片上完成，既保證低電容，合適電壓(略高并接近工作電壓)，又在不增加芯片面積的基礎上保證足夠的功率。這是本實用新型的目的。
【發明內容】
[0005]本實用新型是在高電阻率第一種雜質的硅片上形成間隔排列深結和淺結的第二種雜質區，并在淺結的第二種雜質區下面通過注入第一種雜質來調節PN結的接觸區的濃度比，達到設計的反向雪崩擊穿電壓。深結區形成超低電容，調整深結和淺結區面積比例和高電阻率區的電阻率達到設計的電容值;調整深結區的深度達到高的功率值。
[0006]圖2所示為本實用新型結構示意圖。對于半導體硅材料第一種雜質若為N型，則第二種雜質為P型，反之亦然。本解釋以第一種雜質為N型來舉例，反之P型是同樣道理。
[0007]單位電容值大小主要是由N-層電阻率來決定，電阻率高則電容小。如電阻率為
0.06歐姆厘米，單位電容約為100000??/0112，如電阻率為50歐姆厘米，單位電容約為350PF/cm2,相差約285倍。對于如圖2所示的結構，淺結區和深結區是并聯的，總電容為兩區電容相加。淺結區為了實現低雪崩擊穿電壓，在N-區上要增加濃度略高的N型區，此N型區的濃度設計由擊穿電壓來決定，如7V電壓，濃度約為1.8E17/cm3(相當于0.06歐姆厘米電阻率)；深結區下N-電阻率可以選擇高電阻率，則降低單位電容C/A。
[0008]總電容=Qj|gg+C溯I=S潮IX (C/A)潮1+ S溯I X (C/A)溯I
[0009](S為面積)
[0010]因此調整/值，可調整總電容。如上例參數值，若/
[0011]為1倍，則總電容會是普通結構的I/7
[0012]N型區形成可通過注入N型雜質方式實現.雜質濃度分布如圖3所示。
[0013]本實用新型結構是將深結區和淺結區間隔排列，深結區結深深于N型調制區。由于淺結區有N型調制區，將首先發生雪崩擊穿。當淺結區雪崩擊穿發生后，有大量載流子進入N-型區，深結區隨即發生擊穿，整個有效區內都變成低阻區，全部參與功率承載，不至于由于采用高電阻率N-區和深結區加入而導致有效面積降低和功率降低。
[0014]對于芯片終端保護，可采用臺面結構，也可采用平面結構。臺面結構對減小電容更有利。
【附圖說明】
[0015]圖1標準低電容TVS線路圖。
[0016]圖2本實用新型芯片示意圖。
[0017]圖3淺結區濃度分布圖。
【具體實施方式】
[0018]以下通過具體實施例對本實用新型作進一步說明，但實施例并不限制本實用新型的保護范圍。
[0019]實施例
[0020]在硅外延片(N-區厚度7um，電阻率50歐姆厘米)上生長氧化層0.6um，光刻深結區，注入硼8E14/cm2，推結，去除氧化層，注入磷(lE13/cm2)，推結，注入硼(8E14/cm2)，推結，光刻刻蝕臺面，臺面鈍化，蒸發正面金屬，光刻正面金屬，蒸發背面金屬，測試，劃片。
[0021]本實施例芯片面積0.09mm2，深結和淺結面積比為50:1，所得二極管反向截止(擊穿)電壓7V，電容0.8PF.
[0022]當然，本技術領域中的普通技術人員應當認識到，以上的實施例僅是用來說明本實用新型，而并非作為對本實用新型的限定，只要在本實用新型的實質精神范圍內，對以上所述實施例的變化、變形都將落在本實用新型權利要求書的范圍內。
【主權項】
1.一種超低電容TVS 二極管，其芯片是在高電阻率第一種雜質的硅片上形成間隔排列深結和淺結的第二種雜質區，并在淺結的第二種雜質區下面形成低濃度第一種雜質區，深結的結深深于低濃度第一種雜質區。2.根據權利要求1所述的超低電容TVS二極管，其特征在于，間隔排列深結和淺結區，在淺結區下形成低濃度第一種雜質區來調節PN結的接觸區的濃度比，達到設計的反向雪崩擊穿電壓;深結區形成超低電容，調整深結和淺結區面積比例和高電阻率區的電阻率達到設計的電容值;調整深結區的深度達到高的功率值。
【文檔編號】H01L29/861GK205582945SQ201620224526
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年3月23日
【發明人】楊忠武
【申請人】上海安微電子有限公司