单向低电容TVS器件及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种单向低电容TVS器件及其制造方法，通过半导体集成工艺形成单向低电容TVS器件由此可以提高单向低电容TVS器件的可靠性，降低单向低电容TVS器件的体积。进一步的，在单向低电容TVS器件中形成了第一普通二极管、第二普通二极管、第三普通二极管和稳压二极管，其中，所述第一普通二极管、所述第二普通二极管和所述稳压二极管串联并与所述第三普通二极管并联，由此，相较于现有技术的单向低电容TVS器件能够较大的减小电容，一般能够降低至现有电容的四分之三。

Unidirectional low capacitance TVS device and manufacturing method thereof

The invention provides a unidirectional low capacitance TVS device and its manufacturing method, the semiconductor integrated circuit technology to form a unidirectional low capacitance TVS device which can improve the reliability of unidirectional low capacitance TVS devices, reduce the one-way low capacitance TVS device volume. Further, the unidirectional low capacitance TVS device in the formation of the first ordinary diode, second ordinary diodes, third common diode and zener diode, wherein the first ordinary diode, the second diode and the zener diode connected in series and the third common diodes in parallel, thus, unidirectional low capacitance TVS devices compared to the existing technology can greatly reduce the capacitance, generally can be reduced to 3/4 of the existing capacitor.

【技术实现步骤摘要】
单向低电容TVS器件及其制造方法
本专利技术涉及半导体制造
，特别涉及一种单向低电容TVS器件及其制造方法。
技术介绍
目前市场上0.3pF(含)以上单向低电容TVS芯片的电路通常是将一个普通二极管(一般选择低电容的普通二极管)与一个传统稳压型TVS二极管串联，再与另外一个普通二极管(一般选择低电容的普通二极管)并联组合形成(见图1)，从电源Vcc对地GND的I-V曲线来看，正、反向特性仍然相当于一个普通二极管，但等效电路对应的电容却远远低于相同电压的单个普通TVS二极管。组合而成的低电容TVS器件，其电源Vcc对地GND的电容值CT可以表示为：这里CD1和CD2都较小，CZ1要比前两者大一个数量级，所以二极管D1和二极管Z1串联后，总的串联电容基本等同于二极管D1的电容。当电源Vcc加正电位，地GND加负电位时：由于二极管D2击穿电压较高，二极管Z1击穿电压较低，所以二极管Z1率先击穿，电源Vcc对地GND的反向击穿电压可以表示为：VBR＝VfD1+VZ1其中，VfD1为二极管D1的正向压降。当电源Vcc加负电位，地GND加正电位时：由于二极管D1击穿电压较高，电流优先经过二极管D2的正向，电源Vcc对地GND的正向压降可以表示为：Vf＝VfD2可见组合而成的单向低电容TVS器件正、反向特性基本相当于一个普通二极管，其反向击穿电压主要受二极管Z1的击穿电压控制；电容主要受CD1和CD2控制，所以为了实现低电容，实际就是降低CD1和CD2；同时电源Vcc对地GND的正、反方向ESD能力实际也是分别等同于D1、D2两个二极管的正向ESD能力(二极管Z1的反向击穿电压较低，一般在3.3-7.0V之间，其反向ESD能力很高，可以不予考虑)。所以为了实现高ESD能力，实际就是提高D1、D2两个二极管的正向ESD能力。目前市场上的单向低电容TVS芯片的电容仍旧较高，因此，如何进一步降低电容，例如低于0.3pF，甚至为0.2pF，需要本领域技术人员不断的努力。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种单向低电容TVS器件及其制造方法，以进一步降低单向低电容TVS芯片的电容。为此，本专利技术提供一种单向低电容TVS器件，所述单向低电容TVS器件包括：第一导电类型衬底；第一导电类型外延层，所述第一导电类型外延层形成于所述第一导电类型衬底上；第二导电类型埋层，所述第二导电类型埋层形成于所述第一导电类型外延层中；第二导电类型外延层，所述第二导电类型外延层形成于所述第一导电类型外延层上；多个隔离结构，所述多个隔离结构贯穿所述第二导电类型外延层，所述多个隔离结构将所述第二导电类型外延层分为多个区域，所述多个区域包括：第一区域、第二区域、第三区域及第四区域；第一导电类型隔离，所述第一导电类型隔离形成于所述第一区域中，所述第一导电类型隔离延伸至所述第一导电类型外延层；第二导电类型注入区，所述第二导电类型注入区形成于所述第一区域、第二区域、第三区域及第四区域中；第一导电类型注入区，所述第一导电类型注入区形成于第二区域及第三区域中。可选的，在所述的单向低电容TVS器件中，所述单向低电容TVS器件还包括：第一金属线，所述第一金属线连接所述第一区域中的第二导电类型注入区和所述第二区域中的第二导电类型注入区；第二金属线，所述第二金属线连接所述第二区域中的第一导电类型注入区和所述第三区域中的第二导电类型注入区；第三金属线，所述第三金属线连接所述第三区域中的第一导电类型注入区和所述第四区域中的第二导电类型注入区；其中，所述第三金属线与第一电源连接，所述第一导电类型衬底与地连接。可选的，在所述的单向低电容TVS器件中，所述多个区域还包括第五区域，所述第二导电类型注入区还形成于所述第五区域中，所述第一导电类型注入区还形成于所述第五区域中；所述第二金属线连接所述第二区域中的第一导电类型注入区和所述第五区域中的第二导电类型注入区，以及所述第二金属线连接所述第五区域中的第一导电类型注入区和所述第三区域中的第二导电类型注入区。可选的，在所述的单向低电容TVS器件中，所述多个区域还包括第六区域、第七区域及第八区域；所述第二导电类型注入区还形成于所述第六区域、第七区域及第八区域中；所述第一导电类型注入区还形成于所述第六区域及所述第七区域中；第四金属线，所述第四金属线连接所述第一区域中的第二导电类型注入区和所述第六区域中的第二导电类型注入区；第五金属线，所述第五金属线连接所述第六区域中的第一导电类型注入区和所述第七区域中的第二导电类型注入区；第六金属线，所述第六金属线连接所述第七区域中的第一导电类型注入区和所述第八区域中的第二导电类型注入区；其中，所述第六金属线与第二电源连接。可选的，在所述的单向低电容TVS器件中，所述第一导电类型为P型，所述第二导电类型为N型；或者，所述第一导电类型为N型，所述第二导电类型为P型。可选的，在所述的单向低电容TVS器件中，所述第一导电类型衬底为重掺杂结构，所述第一导电类型外延层为轻掺杂结构，所述第二导电类型埋层为重掺杂结构，所述第二导电类型外延层为轻掺杂结构，所述第一导电类型隔离为重掺杂结构，所述第二导电类型注入区为重掺杂结构，所述第一导电类型注入区为重掺杂结构。可选的，在所述的单向低电容TVS器件中，所述第一导电类型衬底的电阻率为0.005Ω.cm～0.008Ω.cm。可选的，在所述的单向低电容TVS器件中，所述第一导电类型外延层的电阻率为2.0Ω.cm～4.0Ω.cm。可选的，在所述的单向低电容TVS器件中，所述第二导电类型外延层的电阻率为25Ω.cm～35Ω.cm。可选的，在所述的单向低电容TVS器件中，所述第一区域中的第二导电类型注入区与所述第一导电类型隔离构成稳压二极管；所述第二区域的第一导电类型注入区与所述第二区域的第二导电类型外延层构成了第二普通二极管；所述第三区域的第一导电类型注入区与所述第三区域的第二导电类型外延层构成了第一普通二极管；所述第四区域的第二导电类型外延层与所述第一导电类型外延层构成第三普通二极管。可选的，在所述的单向低电容TVS器件中，当所述第一电源加正电位，所述地加负电位时，所述第一电源对所述地的反向击穿电压为：VBR＝2*Vf10+V13，其中，VBR为所述第一电源对所述地的反向击穿电压，Vf10为所述第一普通二极管的压降，V13为所述稳压二极管的电压。可选的，在所述的单向低电容TVS器件中，当所述第一电源加负电位，所述地加正电位时，所述第一电源对所述地的正向压降为：Vf＝Vf12，其中，Vf为所述第一电源对所述地的正向压降，Vf12为所述第三普通二极管的压降。可选的，在所述的单向低电容TVS器件中，所述第一普通二极管及所述第二普通二极管的结深为0.5μm～1.0μm；所述第一普通二极管及所述第二普通二极管的电容值均小于0.5pF。可选的，在所述的单向低电容TVS器件中，所述稳压二极管的击穿电压为3.3V～7.0V。可选的，在所述的单向低电容TVS器件中，所述第五区域的第一导电类型注入区与所述第五区域的第二导电类型外延层构成了第四普通二极管。可选的，在所述的单向低电容TVS器件中，所述第六区域的第一导电类型注入区与所述第六区域的第二导电类型外延层构成了第六普通二极管；所述第七区域的第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单向低电容TVS器件，其特征在于，所述单向低电容TVS器件包括：第一导电类型衬底；第一导电类型外延层，所述第一导电类型外延层形成于所述第一导电类型衬底上；第二导电类型埋层，所述第二导电类型埋层形成于所述第一导电类型外延层中；第二导电类型外延层，所述第二导电类型外延层形成于所述第一导电类型外延层上；多个隔离结构，所述多个隔离结构贯穿所述第二导电类型外延层，所述多个隔离结构将所述第二导电类型外延层分为多个区域，所述多个区域包括：第一区域、第二区域、第三区域及第四区域；第一导电类型隔离，所述第一导电类型隔离形成于所述第一区域中，所述第一导电类型隔离延伸至所述第一导电类型外延层；第二导电类型注入区，所述第二导电类型注入区形成于所述第一区域、第二区域、第三区域及第四区域中；第一导电类型注入区，所述第一导电类型注入区形成于第二区域及第三区域中。

【技术特征摘要】
1.一种单向低电容TVS器件，其特征在于，所述单向低电容TVS器件包括：第一导电类型衬底；第一导电类型外延层，所述第一导电类型外延层形成于所述第一导电类型衬底上；第二导电类型埋层，所述第二导电类型埋层形成于所述第一导电类型外延层中；第二导电类型外延层，所述第二导电类型外延层形成于所述第一导电类型外延层上；多个隔离结构，所述多个隔离结构贯穿所述第二导电类型外延层，所述多个隔离结构将所述第二导电类型外延层分为多个区域，所述多个区域包括：第一区域、第二区域、第三区域及第四区域；第一导电类型隔离，所述第一导电类型隔离形成于所述第一区域中，所述第一导电类型隔离延伸至所述第一导电类型外延层；第二导电类型注入区，所述第二导电类型注入区形成于所述第一区域、第二区域、第三区域及第四区域中；第一导电类型注入区，所述第一导电类型注入区形成于第二区域及第三区域中。2.如权利要求1所述的单向低电容TVS器件，其特征在于，所述单向低电容TVS器件还包括：第一金属线，所述第一金属线连接所述第一区域中的第二导电类型注入区和所述第二区域中的第二导电类型注入区；第二金属线，所述第二金属线连接所述第二区域中的第一导电类型注入区和所述第三区域中的第二导电类型注入区；第三金属线，所述第三金属线连接所述第三区域中的第一导电类型注入区和所述第四区域中的第二导电类型注入区；其中，所述第三金属线与第一电源连接，所述第一导电类型衬底与地连接。3.如权利要求2所述的单向低电容TVS器件，其特征在于，所述多个区域还包括第五区域，所述第二导电类型注入区还形成于所述第五区域中，所述第一导电类型注入区还形成于所述第五区域中；所述第二金属线连接所述第二区域中的第一导电类型注入区和所述第五区域中的第二导电类型注入区，以及所述第二金属线连接所述第五区域中的第一导电类型注入区和所述第三区域中的第二导电类型注入区。4.如权利要求2所述的单向低电容TVS器件，其特征在于，所述多个区域还包括第六区域、第七区域及第八区域；所述第二导电类型注入区还形成于所述第六区域、第七区域及第八区域中；所述第一导电类型注入区还形成于所述第六区域及所述第七区域中；第四金属线，所述第四金属线连接所述第一区域中的第二导电类型注入区和所述第六区域中的第二导电类型注入区；第五金属线，所述第五金属线连接所述第六区域中的第一导电类型注入区和所述第七区域中的第二导电类型注入区；第六金属线，所述第六金属线连接所述第七区域中的第一导电类型注入区和所述第八区域中的第二导电类型注入区；其中，所述第六金属线与第二电源连接。5.如权利要求1～4中任一项所述的单向低电容TVS器件，其特征在于，所述第一导电类型为P型，所述第二导电类型为N型；或者，所述第一导电类型为N型，所述第二导电类型为P型。6.如权利要求5所述的单向低电容TVS器件，其特征在于，所述第一导电类型衬底为重掺杂结构，所述第一导电类型外延层为轻掺杂结构，所述第二导电类型埋层为重掺杂结构，所述第二导电类型外延层为轻掺杂结构，所述第一导电类型隔离为重掺杂结构，所述第二导电类型注入区为重掺杂结构，所述第一导电类型注入区为重掺杂结构。7.如权利要求5所述的单向低电容TVS器件，其特征在于，所述第一导电类型衬底的电阻率为0.005Ω.cm～0.008Ω.cm。8.如权利要求5所述的单向低电容TVS器件，其特征在于，所述第一导电类型外延层的电阻率为2.0Ω.cm～4.0Ω.cm。9.如权利要求5所述的单向低电容TVS器件，其特征在于，所述第二导电类型外延层的电阻率为25Ω.cm～35Ω.cm。10.如权利要求1～4中任一项所述的单向低电容TVS器件，其特征在于，所述第一区域中的第二导电类型注入区与所述第一导电类型隔离构成稳压二极管；所述第二区域的第一导电类型注入区与所述第二区域的第二导电类型外延层构成了第二普通二极管；所述第三区域的第一导电类型注入区与所述第三区域的第二导电类型外延层构成了第一普通二极管；所述第四区域的第二导电类型外延层与所述第一导电类型外延层构成第三普通二极管。11.如权利要求10所述的单向低电容TVS器件，其特征在于，当所述第一电源加正电位，所述地加负电位时，所述第一电源对所述地的反向击穿电压为：VBR＝2*Vf10+V13，其中，VBR为所述第一电源对所述地的反向击穿电压，Vf10为所述第一普通二极管的压降，V13为所述稳压二极管的电压。12.如权利要求10所述的单向低电容TVS器件，其特征在于，当所述第一电源加负电位，所述地加正电位时，所述第一电源对所述地的正向压降为：Vf＝Vf12，其中，Vf为所述第一电源对所述地的正向压降，Vf12为所述第三普通二极管的压降。13.如权利要求10所述的单向低电容TVS器件，其特征在于，所述第一普通二极管及所述第二普通二极管的结深为0.5μm～1.0μm；所述第一普通二极管及所述第二普通二极管的电容值均小于0.5pF。14.如权利要求10所述的单向低电容TVS器件，其特征在于，所述稳压二极管的击穿电压为3.3V～7.0V。15.如权利要求3所述的单向低电容TVS器件，其特征在于，所述第五区域的第一导电类型注入区与所述第五区域的第二导电类型外延层构成了第四普通二极管。16.如权利要求4所述的单向低电容TVS器件，其特征在于，所述第六区域的第一导电类型注入区与所述第六区域的第二导电类型外延层构成了第六普通二极管；所述第七区域的第一导电类型注入区与所述第七区域的第二导电类型外延层构成了第五普通二极管；所述第八区域的第二导电类型外延层与所述第一导电类型外延层构成第七普通二极管。17.如权利要求16所述的单向低电容TVS器件，其特征在于，所述第五普通二极管及所述第六普通二极管的结深为0.5μm～1.0μm；所述第五普通二极管及所述第六普通二极管的电容值均小于0.5pF。18.如权利要求1～4中任一项所述的单向低电容TVS器件，其特征在于，在所述单向低电容TVS器件中，电源对地的电容为0.15pF～0.25pF，电源对地的正向ESD和反向ESD均为8kV～9kV。19.一种单向低电容TVS器件的制造方法，其特征在于，所述单向低电容TVS器件的制造方法包括：提供第一导电类型衬底；形成第一导电类型外延层，所述第一导电类型外延层位于所述第一导电类型衬底上；形成第二导电类型埋层，所述第二导电类型埋层位于所述第一导电类型外延层中；形成第二导电类型外延层，所述第二导电类型外延层位于所述第一导电类型外延层上；形成多个隔离结构，所述多个隔离结构贯穿所述第二导电类型外延层，所述多个隔离结构将所述第二导电类型外延层分为多个区域，所述多个区域包括：第一区域、第二区域、第三区域及第四区域；形成第一导电类型隔离，所述第一导电类型隔离位在所述第一区域中，所述第一导电类型隔离延伸至所述第一导电类型外延层；形成第二导电类型注入区，所述第二导电类型注入区位于所述第一区域、第二区域、第三区域及第四区域中；形成第一导电类型注入区，所述第一导电类型注入区位于所述第二区域及第三区域中。20.如权利要求19所述的单向低电容TVS器件的制造方法，其特征在于，所述单向低电容TVS器件的制造方法还包括：形成第一金属线、第二金属线及第三金属线，所述第一金属线连接所述第一区域中的第二导电类型注...

【专利技术属性】
技术研发人员：张常军，邓晓虎，
申请(专利权)人：杭州士兰集成电路有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33