瞬態電壓抑制器的制造方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及微電子技術領域，更具體地，涉及瞬態電壓抑制器。
【背景技術】
[0002]瞬態電壓抑制器TVS (Transient Voltage Suppressor)是在穩壓管基礎上發展的高效能電路保護器件。TVS 二極管的外形與普通穩壓管無異，然而，由于特殊的結構和工藝設計，TVS 二極管的瞬態響應速度和浪涌吸收能力遠高于普通穩壓管。例如，TVS 二極管的響應時間僅為10 12秒，并且可以吸收高達數千瓦的浪涌功率。在反向應用條件下，當承受一個高能量的大脈沖時，TVS 二極管的工作阻抗會快速降至極低的導通值，從而允許大電流通過，同時，將電壓箝位在預定水平。因此，TVS 二極管可以有效地保護電子線路中的精密元器件免受各種浪涌脈沖的損壞。
[0003]傳統的TVS 二極管的制造工藝比較簡單，一般是在P+襯底/N+襯底上通過異型摻雜直接形成PN結。TVS 二極管的響應速度與其電容密切相關。傳統的TVS 二極管主要應用在消費類電子產品中的數據端子，如鍵盤、側鍵和電源線等。由于此類端子速度較慢，對TVS二極管的瞬態響應速度要求不高，電容一般在20pF以上。然而，視頻數據線具有極高的數據傳輸率(其數據傳輸率高達480M，有的視頻數據傳輸率達到IG以上)。因此，對于視頻線路的保護，傳統的TVS 二極管的瞬態響應速度就不能滿足使用要求。在視頻傳輸中，TVS二極管的電容要求小于1.0pF0
[0004]在申請號為CN201420858051.3的中國專利申請中，公開了一種由三個分立器件集成在一個芯片上形成的TVS器件。如圖1所示，該TVS器件包括第一二極管D1、第二二極管D2和齊納二極管ZD，其中第一二極管Dl和齊納二極管ZD反向串聯。第一二極管Dl和齊納二極管的陽極分別連接信號端I/O和接地端GND，第二二極管D2的陽極和陰極分別連接信號端I/O和接地端GND。在浪涌發生時，如果在信號端I/O和接地端之間承受正電壓，并且正電壓的數值高于齊納二極管ZD的擊穿電壓，則產生沿著第一二極管的正向和齊納二極管的反向流動的電流，從而起到ESD防護的作用。如果在信號端I/O和接地端之間承受負電壓，則僅第二二極管D2正向導通。
[0005]在圖1示出的TVS器件是單向器件，其中，普通的整流二極管作為小電容值的附加電容，與齊納二極管串聯。該TVS器件的電容值將取決于附加電容的電容值。該TVS器件包括在一個芯片中集成的多個分立器件，從而極大地降低了封裝成本，但是制作工藝相對復雜。在不考慮工藝復雜度和成本的前提下，可以實現低電容單向ESD防護功能。然而，該TVS器件包括兩個相反方向的電流路徑，從而不能直接用作雙向器件。此外，由于寄生效應及散熱不良，該TVS器件也很難達到較高的瞬態功率。
[0006]因此，期望開發新型的TVS器件，在提高瞬態響應速度的同時，兼顧單向和雙向應用要求，降低工藝復雜度和成本，以及提供高保護電壓。
【發明內容】
[0007]本發明要解決的技術問題是提供一種可以采用容性二極管組件提高瞬態響應速度的單向或雙向TVS器件。
[0008]根據本發明，提供一種瞬態電壓抑制器，所述瞬態電壓抑制器具有信號端和接地端，包括:彼此串聯連接的容性二極管組件和第一齊納二極管，其中，容性二極管組件包括在同一個半導體芯片中形成且所述半導體芯片內反向并聯連接的第一二極管和第二二極管。
[0009]優選地，所述瞬態電壓抑制器還包括:第二齊納二極管，與所述容性二極管組件和所述第一齊納二極管串聯連接。
[0010]優選地，所述雙向整流器作為無極性的電容。
[0011]優選地，容性二極管組件具有第一端和第二端，容性二極管組件的第二端與第一齊納二極管的陰極連接，并且，容性二極管組件的第一端作為瞬態電壓抑制器的信號端，第一齊納二極管的陽極作為瞬態電壓抑制器的接地端。
[0012]優選地，容性二極管組件具有第一端和第二端，容性二極管組件的第二端與第一齊納二極管的陽極連接，并且，第一齊納二極管的陰極作為瞬態電壓抑制器的信號端，容性二極管組件的第一端作為瞬態電壓抑制器的接地端。
[0013]優選地，容性二極管組件具有第一端和第二端，容性二極管組件的第一端與第一齊納二極管的陰極連接，第二端與第二齊納二極管的陽極連接，并且，第一齊納二極管的陽極作為瞬態電壓抑制器的信號端，第二齊納二極管的陰極作為瞬態電壓抑制器的接地端。
[0014]優選地，容性二極管組件具有第一端和第二端，容性二極管組件的第二端與第一齊納二極管的陰極連接，第一齊納二極管的陽極與第二齊納二極管的陰極連接，并且，容性二極管組件的第一端作為瞬態電壓抑制器的信號端和接地端之一，第二齊納二極管的陽極作為瞬態電壓抑制器的信號端和接地端中的另一個。
[0015]優選地，容性二極管組件具有第一端和第二端，容性二極管組件的第二端與第一齊納二極管的陽極連接，第一齊納二極管的陰極與第二齊納二極管的陽極連接，并且，容性二極管組件的第一端作為瞬態電壓抑制器的信號端和接地端之一，第二齊納二極管的陰極作為瞬態電壓抑制器的信號端和接地端中的另一個。
[0016]優選地，所述容性二極管組件包括:第一導電類型的半導體襯底；位于半導體襯底上的第二導電類型的外延層，第二導電類型與第一導電類型不同；第一導電類型的隔離區，從外延層的表面穿過外延層延伸至半導體襯底中，從而在外延層中限定第一二極管的第一有源區和第二二極管的第二有源區，并且將第一有源區和第二有源區彼此隔開；第一導電類型的第一摻雜區，在第一有源區從外延層表面延伸至外延層中；第二導電類型的第二摻雜區，在第二有源區從外延層表面延伸至外延層中；以及互連結構，將隔離區和外延層位于第一有源區的部分彼此電連接。
[0017]優選地，所述互連結構包括第一互連引線。
[0018]優選地，所述容性二極管組件還包括:位于外延層上的絕緣層；以及第二互連引線，與第一摻雜區和和第二摻雜區電連接，其中，所述第一互連引線和所述第二互連引線分別穿過絕緣層到達各自的摻雜區。
[0019]優選地，所述互連結構還包括第二導電類型的第三摻雜區，從外延層表面延伸至外延層中，所述第一互連引線與隔離區和第三摻雜區接觸。
[0020]優選地，隔離區包括圍繞第一有源區和第二有源區的周邊部分，以及將第一有源區和第二有源區彼此隔開的中間部分，第三摻雜區橫跨第一有源區和隔離區的周邊部分之間的界面。
[0021]優選地，第三摻雜區圍繞第一摻雜區。
[0022]優選地，第一摻雜區和外延層之間形成第一二極管的PN結，半導體襯底和外延層之間形成第二二極管的PN結。
[0023]優選地，第一二極管和第二二極管采用半導體襯底和第二互連引線反向并聯連接。
[0024]優選地，第一導電類型為N型和P型之一，第二導電類型為N型和P型中的另一個。
[0025]根據本發明的實施例的瞬態電壓抑制器采用容性二極管組件作為無極性的電容。該容性二極管組件包括反向并聯的第一二極管和第二二極管，在兩個方向上具有幾乎相同的正向特性。所述超低電容容性二極管組件在很小的芯片面積上即可實現，