[发明专利]瞬态电压抑制器及其制造方法

说明书

本发明提供一种瞬态电压抑制器及其制造方法，包括：第一导电类型的衬底；生长于所述衬底上表面的第一导电类型的第一外延层；自所述第一外延层的上表面向下延伸至所述第一外延层内的第二导电类型的埋层；生长于所述第一外延层及所述埋层的上表面的第二导电类型的第二外延层；自所述第二外延层的上表面向下延伸至所述第二外延层内的第一导电类型的第一掺杂区；第二导电类型的第二掺杂区和第二导电类型的第三掺杂区；位于所述第二外延层的上表面的介质层；与所述第二外延层电连接的第一电极；以及与所述衬底下表面电连接的第二电极。所述瞬态电压抑制器具有低电容、集成度高、制造工艺简单的特点。

技术领域

本发明涉及一种瞬态电压抑制器及其制造方法，属于半导体器件领域。

背景技术

瞬态电压抑制器(TVS)是一种基于二极管形式的高效保护器件，用来保护电路中的其它器件，使其免遭各种形式的瞬态高压的冲击，它具有箝位系数小、体积小、响应快、漏电流小和可靠性高等优点，广泛应用于通讯系统、计算机、便携式设备及控制系统中电子器件的保护。传统的TVS产品电容通常在几十、甚至上百pF，对高频信号的衰减作用很大，不能满足当今的信息传输需求，而低电容TVS可以减少寄生电容对电路的干扰，降低高频电路信号的衰减，更加满足市场需求。

另一方面，近来便携式电子产品逐渐趋向轻薄化发展，对半导体器件的外形尺寸要求越来越高，驱动TVS产品日益趋向更小封装、更高集成度发展。为了减小尺寸，并且获得更高的抵抗瞬间电压的能力，沟槽TVS的概念已经被提出和研究。沟槽TVS的结面形成于纵向的沟槽的侧壁，在相同的芯片尺寸下，它拥有更多的有效结面积,即更强的保护能力。目前常用的沟槽TVS只能实现单向保护，如果需要进行双向保护需要将多个TVS串联或并联在一起，制造成本较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是如何提供一种低电容、集成度高且能够实现双向保护的瞬态电压抑制器。

为了解决上述问题，本发明提供了一种瞬态电压抑制器，其包括：

第一导电类型的衬底；

第一导电类型的第一外延层，生长于所述衬底的上表面；

第二导电类型的埋层，自所述第一外延层的上表面向下延伸至所述第一外延层内；

第二导电类型的第二外延层，生长于所述第一外延层及所述埋层的上表面；

第一导电类型的第一掺杂区，自所述第二外延层的上表面向下延伸至所述第二外延层内；

第二导电类型的第二掺杂区和第二导电类型的第三掺杂区，所述第二掺杂区自所述第二外延层和所述第一掺杂区的上表面向下延伸，所述第二掺杂区的一部分位于所述第二外延层内，所述第二掺杂区的另一部分位于所述第一掺杂区内，所述第三掺杂区自所述第一掺杂区的上表面向下延伸至所述第一掺杂区内，所述第二掺杂区和所述第三掺杂区的掺杂浓度大于所述第二外延层的掺杂浓度；

介质层，形成于所述第二外延层的上表面；

第一电极，与所述第二外延层电连接；

第二电极，与所述衬底的下表面电连接。

所述瞬态电压抑制器通过多组二极管串并联实现了多路双向的保护功能，降低了其自身在高频电路中的寄生电容；通过在深度方向上设计所述第一掺杂区、所述第二掺杂区及所述第三掺杂区提高了集成度。从而，所述瞬态电压抑制器的保护特性得到了提升。

进一步的，所述瞬态电压抑制器还包括：

自所述第二外延层的上表面向下延伸至所述第一外延层内的多个第一沟槽，所述第一沟槽内填充有氧化硅，相邻的两个所述第一沟槽、所述埋层和所述第二外延层的一部分共同形成阱区，所述第一掺杂区、所述第二掺杂区和所述第三掺杂区均位于所述阱区内，从而提高了所述瞬态电压抑制器的可靠性。