一种低残压低容值的ESD器件制造技术

本实用新型专利技术公开的属于半导体器件技术领域，具体为一种低残压低容值的ESD器件，包括N衬底、埋层和P‑外延，所述N衬底背面设有背面金属层，所述P‑外延顶部形成第一低容二极管、第二低容二极管、SCR管和穿通型钳位TVS管，所述第一低容二极管的阳极与SCR管的阴极电性连接，所述第一低容二极管的阴极与所述第二低容二极管的阴极电性连接形成第一端口IO1，所述SCR管的阳极与所述穿通型钳位TVS管的阴极电性连接形成第二端口IO2，本实用新型专利技术有益效果是：通过第一Nwell层、外延P区和衬底形成的NPN结构实现IO‑GND之间的穿通击穿，从而实现了2.5V、3.3V击穿特性，有效解决原有低容产品残压偏高问题。

【技术实现步骤摘要】
一种低残压低容值的ESD器件
本技术涉及半导体器件
，具体涉及一种低残压低容值的ESD器件。
技术介绍
特征尺寸的进一步降低，IC对ESD静电阻抗器更加敏感，而且耐压也大幅降低，当前大部分ESD保护产品一般采用R2R+Zener的方式来实现低容ESD保护，然而由于残压问题导致IC过早的被静电打坏，使得ESD防护无法达到测试要求。特别是针对TypeC接口，既要求容值要低，又要求ESD保护产品的残压也要非常低。现有技术存在以下不足：现有的HDMI2.0、TypeC接口保护一般都采用差共模方式进行保护，具有骤回特性的产品会更容易通过ESD测试，IO-GND之间的骤回电压太低，低于工作电压容易形成续流烧而将保护器件烧坏，因此在低残压和维持电压之间折中就尤为重要，现有的产品中电容满足要求，而残压无法达到保护要求，又或者残压降低了电容无法满足。因此，技术一种低残压低容值的ESD器件很有必要。
技术实现思路
为此，本技术提供一种低残压低容值的ESD器件，通过通结构创新有效解决低容结构中残压问题，以解决克服高速接口ESD保护难以通过的缺陷的问题。为了实现上述目的，本技术提供如下技术方案：一种低残压低容值的ESD器件，包括N衬底、埋层和P-外延，所述N衬底背面设有背面金属层，所述P-外延顶部形成第一低容二极管、第二低容二极管、SCR管和穿通型钳位TVS管，所述第一低容二极管的阳极与SCR管的阴极电性连接，所述第一低容二极管的阴极与所述第二低容二极管的阴极电性连接形成第一端口IO1，所述SCR管的阳极与所述穿通型钳位TVS管的阴极电性连接形成第二端口IO2，所述穿通型钳位TVS管的阳极与所述第二低容二极管的阳极通过封装打线与背面所述金属层连接形成第三端口GND。优选的，所述SCR管为PNPN结构的低残压器件，差模电流泄放由所述第二端口IO2经过SCR管与所述第一低容管到达第一端口IO1，所述穿通型钳位TVS管为NPN结构的钳位型低容器件，共模保护由所述第二端口IO2端口经过穿通型钳位TVS管到达所述第三端口GND。优选的，所述P-外延上分别设有Nwell层、NPlus层和PPlus层，所述Nwell层包括第一Nwell层、第二Nwell层和第三Nwell层，所述NPlus层包括第一NPlus层、第二NPlus层、第三NPlus层和第四NPlus层，所述PPlus层包括第一PPlus层、第二PPlus层和第三PPlus层；所述第一PPlus层为SCR管的阳极，所述第二NPlus层为SCR管的阴极，所述第二PPlus层为所述第一低容二极管的阳极，所述第三NPlus层为所述第一低容二极管的阴极，所述第一Nwell层、P-外延与N+衬底共同构成低残压TVS管，所述第三PPlus层为所述第二低容二极管的阳极，所述第三NPlus层为第二低容二极管的阴极。优选的，所述的第二NPlus层与第二PPlus层通过第二金属电极电性连接，所述第四NPlus层通过第四金属电极与所述第三PPlus层电性连接，所述第四NPlus层和第三Nwell层通过封装打线固定连接在N+衬底顶部，由所述第一PPlus层形成第一个P区，由第一Nwell层和第一NPlus层形成第一个N区，由所述P-外延形成第二个P区，所述第二NPlus层形成第二个N区，所述第一个P区、第一个N区、第二个P区和第二个N区组成IO-IO之间的PNPN结构。优选的，所述N衬底顶部设有相间隔的N+埋层和P+埋层，所述N+埋层和P+埋层顶部外延形成P-外延，所述金属层顶部设有金属电极，所述金属电极包括第一金属电极、第二金属电极、第三金属电极和第四金属电极，所述第一金属电极固定安装在第一PPlus层顶部，所述第二金属电极电性连接第二NPlus层和第二PPlus层，所述第三金属电极固定安装在第三NPlus层顶部，所述第四金属电极电性连接第三PPlus层和第四NPlus层。优选的，所述N+埋层、P+埋层两端分别进行深槽隔离，所述深槽隔离包括第一沟槽隔离、第二沟槽隔离、第三沟槽隔离和第四沟槽隔离，所述第一沟槽隔离位于N+埋层右端顶部，所述第二沟槽隔离位于N+埋层左端顶部，所述第三沟槽隔离位于P+埋层右端顶部，所述第四沟槽隔离位于第三Nwell层左侧。本技术的有益效果是：本技术提供的低容值低残压的ESD器件采用高阻外延，P外延结构，实现了第一低容二极管、第二低容二极管，与PNPN结构的SCR管串联，通过第一低容二极管、第二低容二极管的降容，实现了低容低残压结构，同时利用低压穿通击穿特点，实现了IO-GND之间低压击穿特性，从而实现了对地低残压保护，通过SCR管结构实现半骤回结构PNPN结构器件特性，由PPlus形成第一个P区，第一Nwell层、第一NPlus层形成第一个N区，P-外延形成第二个P区，第二NPlus层形成第二个N区，从而降低了IO-IO之间的残压，通过第一Nwell层、外延P区和衬底形成的NPN结构实现IO-GND之间的穿通击穿，从而实现了2.5V、3.3V击穿特性，有效解决原有低容产品残压偏高问题，并提供Vcc到GND低压钳位保护，解决了当前HDMI2.0、TypeC等高速接口电路保护ESD难以通过的问题，通过结构创新有效解决低容结构中残压问题。附图说明图1为本技术提供的电气原理示意图；图2为本技术提供的N+埋层和P+埋层形成示意图；图3为本技术提供的P-外延形成示意图；图4为本技术提供的Nwell层形成示意图；图5为本技术提供的NPlus层和PPlus层形成示意图；图6完整器件形成及结构示意；图7为双器件扩展结构示意图。图中：N+衬底100、N+埋层101、P+埋层102、P-外延103、第一Nwell层201、第二Nwell层202、第三Nwell层203、第一PPlus层204、第一NPlus层205、第二NPlus层206、第二PPlus层207、第三NPlus层208、第三PPlus层209、第四NPlus层210、第一沟槽隔离221、第二沟槽隔离222、第三沟槽隔离223、第四沟槽隔离224、第一金属电极301、第二金属电极302、第三金属电极303、第四金属电极304。具体实施方式以下结合附图对本技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本技术，并不用于限定本技术。参照附图1-7，本技术提供的一种低残压低容值的ESD器件，包括N衬底、埋层和P-外延，具体的，所述N衬底背面设有背面金属层，所述P-外延顶部形成第一低容二极管、第二低容二极管、SCR管和穿通型钳位TVS管，所述第一低容二极管的阳极与SCR管的阴极电性连接，所述第一低容二极管的阴极与所述第二低容二极管的阴极电性连接形成第一端口IO1，所述SCR管的阳极与所述穿通型钳位TVS管的阴极电性连接形成第二端口IO2，所述穿通型钳位TVS管的阳极与所述第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低残压低容值的ESD器件，包括N衬底、埋层和P-外延，其特征在于：所述N衬底背面设有背面金属层，所述P-外延顶部形成第一低容二极管、第二低容二极管、SCR管和穿通型钳位TVS管，所述第一低容二极管的阳极与SCR管的阴极电性连接，所述第一低容二极管的阴极与所述第二低容二极管的阴极电性连接形成第一端口IO1，所述SCR管的阳极与所述穿通型钳位TVS管的阴极电性连接形成第二端口IO2，所述穿通型钳位TVS管的阳极与所述第二低容二极管的阳极通过封装打线与背面所述金属层连接形成第三端口GND。/n

【技术特征摘要】
1.一种低残压低容值的ESD器件，包括N衬底、埋层和P-外延，其特征在于：所述N衬底背面设有背面金属层，所述P-外延顶部形成第一低容二极管、第二低容二极管、SCR管和穿通型钳位TVS管，所述第一低容二极管的阳极与SCR管的阴极电性连接，所述第一低容二极管的阴极与所述第二低容二极管的阴极电性连接形成第一端口IO1，所述SCR管的阳极与所述穿通型钳位TVS管的阴极电性连接形成第二端口IO2，所述穿通型钳位TVS管的阳极与所述第二低容二极管的阳极通过封装打线与背面所述金属层连接形成第三端口GND。


2.根据权利要求1所述的一种低残压低容值的ESD器件，其特征在于：所述SCR管为PNPN结构的低残压器件，差模电流泄放由所述第二端口IO2经过SCR管与所述第一低容管到达第一端口IO1，所述穿通型钳位TVS管为NPN结构的钳位型低容器件，共模保护由所述第二端口IO2端口经过穿通型钳位TVS管到达所述第三端口GND。


3.根据权利要求1所述的一种低残压低容值的ESD器件，其特征在于：所述P-外延上分别设有Nwell层、NPlus层和PPlus层，所述Nwell层包括第一Nwell层（201）、第二Nwell层（202）和第三Nwell层（203），所述NPlus层包括第一NPlus层（205）、第二NPlus层（206）、第三NPlus层（208）和第四NPlus层（210），所述PPlus层包括第一PPlus层（204）、第二PPlus层（207）和第三PPlus层（209）；
所述第一PPlus层（204）为SCR管的阳极，所述第二NPlus层（206）为SCR管的阴极，所述第二PPlus层（207）为所述第一低容二极管的阳极，所述第三NPlus层（208）为所述第一低容二极管的阴极，所述第一Nwell层（201）、P-外延（103）与N+衬底（100）共同构成低残压TVS管，所述第三PPlus层（209）为所述第二低容二极管的阳极，所述第三NPlus层（208）为第二低容二极管的阴极。


4.根据权利要求3所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张关保，王康，
申请(专利权)人：西安迈驰半导体科技有限公司，
类型：新型
国别省市：陕西;61