[实用新型]一种多通道低电容瞬态电压抑制器件

说明书

技术领域

本实用新型涉及半导体微电子技术领域，具体地说，本实用新型涉及半导体器件和集成电路以及半导体器件和电路的制造方法。

背景技术

瞬态电压抑制器即TVS——Transient Voltage Suppressor，是目前普遍使用的一种高效能电路保护器件，其外形与普通二极管无异，但因特殊的结构和工艺设计，使其能够吸收高达数千瓦的浪涌功率。TVS的工作机理是在反向应用条件下，当承受一个高能量的大脉冲时，其工作阻抗会快速降至极低的导通值，从而允许大电流通过，同时把电压嵌制在预定水平，一般的响应时间仅为10^-12秒，因此可以有效地保护电子线路中的精密元器件免受各种浪涌脉冲的损坏。

传统的TVS二极管基本都是稳压管类型的，制造工艺也比较简单，一般是在P+衬底/N+衬底上通过异型掺杂直接形成PN结。这种传统的TVS二极管主要应用在消费类电子产品中的数据端口，如键盘、侧键和电源线等，这是由于此类端口速度较慢，对TVS二极管的电容要求不高，一般在20pF以上。但对于视频线路的保护，传统的TVS二极管就不能满足使用要求了。这是因为视频数据线具有极高的数据传输率，(其数据传输率高达480M工业自动化网，有的视频数据传输率达到1G以上)，要求TVS管具有极低的电容，一般情况下小于1.0pF，同时对ESD能力要求极高，不能低于12kV，因此，必须要开发一种新型的单通道低电容TVS器件，在保证低电容的同时具有较高的ESD能力，一方面满足静电防护的要求，另一方面满足对数据传输完整性的要求。

如图1所示，目前市场上的多通道低电容的TVS器件通常是由将多组串联的两个低电容二极管9,10与一个传统稳压型TVS二极管11并联组合形成，TVS二极管的一端作为电源电极，另一端作为地电极。分别将每组两个低电容二极管的连接处引出作为输入输出电极I/O1，，I/On。本文中与电源电极连接的二极管9也称为上整流二极管，与地电极连接的低电容二极管10称为下整流二极管。图1所示的TVS器件的正、反向特性仍然相当于一个普通二极管，但组合线路的电容值却大大低于相同电压下的单个TVS管的电容值。对于一组串联的两个低电容二极管，用C₉和C₁₀分别表示上整流二极管9和下整流二极管10的电容值，其值较小，C_TVS表示TVS二极管11的电容值，其值要比前两者电容值C₉和C₁₀大一个数量级，所以上整流二极管9和TVS管11串联后，总的串联电容值基本等同于上整流二极管9的电容值，等效总电容约等于C₉与C₁₀之和。这样，组合而成的多通道低电容TVS器件中每一通道的正、反向特性基本相当于一个普通二极管；只要降低每一通道中二极管9和10的电容值C₉和C₁₀即可实现该TVS器件低电容。

由于硅集成工艺及成品率的原因，目前上述组合而成的多通道低电容TVS器件都是采用分立器件组合封装的形式，即每组上、下整流二极管9、10和TVS管11分别通过不同版图和工艺来实现，然后再通过封装组合在一起。采用这种技术路线不仅制作成本较高，而且器件的性能和质量还会因为连接导线材料等因素的引入而受到影响。因此需要一种能将多组上、下整流二极管9、10和TVS管11集成在同一芯片上的方法，能够以低成本得到高性能的低电容瞬态电压抑制器件。