单向瞬态电压抑制器制造技术

本发明专利技术涉及一种单向瞬态电压抑制器。其中，外延层位于衬底上方。第一和第二本体区形成在外延层中，并且相互间隔一预设的水平间距。触发和源极区形成在外延层中。第一源极区在第一和第二触发区之间的第一本体区横切附近，第一和第二触发区在第一源极区的水平附近，且在第一本体区的横切附近。第二源极区位于第三和第四触发区之间的第二本体区横切附近，第三和第四触发区在第二源极区的水平附近，且在第二本体区的横切附近。第四触发区在第二和第三源极区之间。第四触发区中的植入区在第三源极区的水平附近。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及ー种瞬态电压抑制，更确切地说是指一种单向瞬态电压抑制器(TVS)及其制备方法。
技术介绍
瞬态电压抑制器(TVS)是用于保护集成电路免遭过电压损害的器件。所设计的集成电路都是在电压的正常范围上工作的。然而，静电放电(ESD)、电快速瞬变以及闪电等意外情况产生的不可预测、不可控的高电压，会对电路造成严重损害。当这种高电压产生吋，就需要TVS器件保护集成电路，规避这些可能会损坏集成电路的情況。随着集成电路中配置的易受过电压影响的器件不断增多，对TVS保护的需求也不断增长。典型的TVS应用在USB电源与数据线保护、数字视频界面、高速以太网、笔记本电脑、监视器以及平板显示器中。 单向的TVS器件广泛用于保护上述应用的集成电路。这类器件受限于它们的工作方式。当瞬态正循环时(即正电压峰值)，单向TVS器件反向偏置。器件在雪崩模式下运行，将瞬态电流引入接地。瞬态被嵌制在TVS器件由TVS器件提供的箝位能级，确保对集成电路的保护。当瞬态负循环时(即负电压峰值)，单向TVS器件正向偏置。瞬态被嵌制在单边器件的内置电压降，电流沿正向传导。传统的单向TVS器件采用ー个NPN晶体管，基极和发射极短接，以实现单向器件的功能。这些都可以典型应用于钳位电压为5V以下的器件。然而，为了使3. 3V以下(例如3. 3V、2. 4V或I. 8V)的应用获得有效的保护，NPN晶体管的基极(即p_层)必须极其轻掺杂。由于单向TVS器件的钳位电压与基极层的掺杂浓度关系密切，因此处理/制备エ艺中任何细微的变化都会严重地影响单向器件的性能。因此，在本领域中，有必要提出ー种支持5V以下应用的单向TVS器件。正是在这一背景下，提出了本专利技术的技术方案。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种单向瞬态电压抑制器，应用于低钳位电压的电子器件，同时具有良好的钳位电压性能。本专利技术的ー个方面在于，提出了一种单向瞬态电压抑制器的器件结构，具体包括a) ー个第一导电类型的半导体衬底；b) —个形成在衬底上的第一导电类型的外延层；c)ー个与第一导电类型相反的第二导电类型的第一和第二本体区，形成在外延层中，第一和第二本体区之间水平间隔ー预定距离；d) —组第二导电类型的触发区，形成在外延层的顶面中；e) —组第一导电类型的源极区，形成在外延层的顶面中；触发区和源极区包括一个第一源极区，位于第一和第二触发区之间的第一本体区的横切附近，所述第一和第二触发区水平靠近第一源极区，且横切靠近第一本体区；ー个第二源极区，位于第三和第四触发区之间的第二本体区的横切附近，所述第三和第四触发区水平靠近第二源极区，且横切靠近第二本体区；ー个第三源极区，水平靠近第四触发区，所述第四触发区位于第二和第三源极区之间；以及f) ー个第二导电类型的植入区，位于第四触发区中，所述植入区水平靠近第三源极区。本专利技术的另ー个方面在于，提出了一种用于制备单向瞬态电压抑制器器件的方法，具体包括步骤a)在第一导电类型的衬底上方，形成ー个第一导电类型的外延层；b)在外延层中，形成与第一导电类型相反的第二导电类型的第一本体区和第二本体区；c)在外延层的顶面中，形成ー组第二导电类型的触发区；d)在外延层的顶面中，形成ー组第一导电类型的源极区；触发区和源极区包括ー个第一源极区，位于第一和第二触发区之间的第一本体区的横切附近，所述第一和第二触发区水平靠近第一源极区，且横切靠近第一本体区；ー个第二源极区，位于第三和第四触发区之间的第二本体区的横切附近，所述第三和第四触发区水平靠近第二源极区，且横切靠近第二本体区；ー个第三源极区，水平靠近第四触发区，所述第四触发区位于第二和第三源极区之间；以及e)在第四触发区中，形成一个第二导电类型的植入区，所述植入区水平靠近第三源极区。阅读以下详细说明并參照附图之后，本专利技术的这些和其他的特点和优势，对于本 领域的技术人员而言，无疑将显而易见。附图说明图IA表示依据本专利技术的一个实施例，一种单向瞬态电压抑制器(TVS)器件的电路 图IB表示图IA所示的单向瞬态电压抑制器(TVS)器件运行的示意 图2A表示依据本专利技术的一个实施例，一种单向瞬态电压抑制器(TVS)器件的剖面示意 图2B表示依据本专利技术的ー个可选实施例，一种单向瞬态电压抑制器(TVS)器件的剖面示意 图2C表示依据本专利技术的另一个可选实施例，一种单向瞬态电压抑制器(TVS)器件的剖面示意 图2D表示依据本专利技术的另一个可选实施例，一种单向瞬态电压抑制器(TVS)器件的剖面示意 图3A-3I表不依据本专利技术的一个实施例，一种单向瞬态电压抑制器(TVS)器件的制备方法。具体实施例方式以下结合附图，通过详细说明较佳的具体实施例，对本专利技术做进ー步阐述。图IA表示依据本专利技术的一个实施例，一种单向瞬态电压抑制器(TVS) 101的电路图。单向瞬态电压抑制器101含有两个并联的单独的NPN结构103、105。第一个NPN结构103可以作为一个带有浮动基极的NPN晶体管，下文还将详细介绍。第二个NPN结构105可以作为一个基极短接至发射极的NPN晶体管，下文也将详细介绍。TVS器件101可以并联到集成电路IC上。TVS器件101用于保护该集成电路IC不受瞬态(即不受欢迎的高压峰值)的影响，通过引导电流在发生瞬态时流经TVS 101，并嵌制电压穿过集成电路1C。配置TVS 101，当VIN>0时，激活第一个NPN结构103，当VIN〈0时，激活第二个NPN结构105。当发生正向偏置(即VIN>0)瞬态时，第一个NPN结构103控制TVS运行。当发生负向偏置(即VIN〈0)瞬态时，第二个NPN结构105控制TVS运行。图IB表示发生瞬态时，TVS101的运行动作。当瞬态正向循环(即VIN>0)时，第一个NPN结构103以及第ニ个NPN结构105反向偏置。由于第一个NPN结构103的击穿电压比第二个NPN结构105的击穿电压低得多，因此第一个NPN结构103将在正向瞬态时，控制单向TVS运行动作。第一个NPN结构103在发生正向瞬态时，作为雪崩ニ极管，将瞬态电流引入接地，并将瞬态电压嵌制在第一NPN结构103相关的钳位电压处。当发生瞬态负向循环(即VIN〈0)时，第二个NPN结构105正向偏置，而第一个NPN结构103仍然反向偏置。因此，第二个NPN结构105在正向传导瞬态电流，同时将瞬态电压嵌制在第二个NPN结构105相关 内置正向电压降(例如O. 7V)处。因此，为了支持低压应用，必须为TVS器件101配置第一个NPN结构103，以获得低钳位电压。第一个NPN结构103的钳位电压，极其依赖于第一个NPN结构103的击穿电压，因此应使第一个NPN结构103获得很低的击穿电压。为了适合单向应用，第二个NPN结构105应同第一个NPN结构103共同封装。要更加详细地了解本专利技术所述的单向瞬态电压抑制器的结构及功能，请參见图2A。图2A表示依据本专利技术的一个实施例，一种单向瞬态电压抑制器(TVS)器件200的剖面示意图。图2A中的TVS 200工作方式与图IA所示的电路图中TVS 101相同，具有良好的钳位电压性能。TVS 200形成在重掺杂的η+半导体衬底201上，η+半导体衬底201承载外延层203。利用η+衬底本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单向瞬态电压抑制器器件，其特征在于，包括：a)？一个第一导电类型的半导体衬底；b)？一个形成在衬底上的第一导电类型的外延层；c)？一个与第一导电类型相反的第二导电类型的第一和第二本体区，形成在外延层中，第一和第二本体区之间水平间隔一预定距离；d)？一组第二导电类型的触发区，形成在外延层的顶面中；e)？一组第一导电类型的源极区，形成在外延层的顶面中；触发区和源极区包括：一个第一源极区，位于第一和第二触发区之间的第一本体区的横切附近，所述第一和第二触发区水平靠近第一源极区，且横切靠近第一本体区；一个第二源极区，位于第三和第四触发区之间的第二本体区的横切附近，所述第三和第四触发区水平靠近第二源极区，且横切靠近第二本体区；一个第三源极区，水平靠近第四触发区，所述第四触发区位于第二和第三源极区之间；以及f)？一个第二导电类型的植入区，位于第四触发区中，所述植入区水平靠近第三源极区。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：管灵鹏，马督儿·博德，安荷·叭剌，
申请(专利权)人：万国半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：