[实用新型]一种TVS保护器件

说明书

本实用新型揭示一种TVS保护器件，在所述的TVS的掺杂区内引入空隙，形成多个规律排布的PN结，使增加的PN结侧面面积远大于减少的底面面积。该器件在不改变原本尺寸和工艺的情况下提高了抗浪涌能力。本实用新型无需增加额外成本和工艺复杂度，只需改变掩模版的图形，实际可提高30%的抗浪涌能力，就可以有效地提高器件性能。

技术领域

本实用新型涉及二极管形式的高效能保护器件技术领域，特别涉及一种双向瞬态电压抑制器。

背景技术

瞬态电压抑制器(Transient Voltage Suppressors，简称TVS)是一种箝位过压保护器件。当其两极受到反向瞬态高能量冲击时，能够以10^-12秒量级的速度将两极间的高阻抗变为低阻抗，吸收高达数千瓦的浪涌功率，将浪涌电压箝位在一个比较低的电压水平，使后端集成电路免受过静电放电或浪涌电压的损伤。其主要应用于各类接口电路中，如手机、电脑、路由器中均存在大量的TVS保护器件。

传统双向TVS器件结构，如图9、10所示，包含P型衬底101’、氧化层102’、N型掺杂区103’和金属电极104’。

电子产品的不断迭代对TVS保护器件的浪涌电压保护能力提出了更高的要求。增大芯片面积是目前提高TVS器件的浪涌保护能力的主要方法，这不仅增加制造成本，而且违背电子产品便携和微型化的发展趋势。因此，迫切需要开发出一种能够浪涌保护能力强，芯片尺寸较小的TVS保护器件。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提出一种TVS保护器件，在有限的芯片面积内，尽可能的提高产品的浪涌保护能力，降低器件的箝位电压。

本实用新型通过下述方案解决所述的技术问题：一种TVS保护器件，包含P型衬底、氧化层、N型掺杂区、金属电极，在所述的N型掺杂区内引入空隙，使其形成多个规律排布的PN结，使增加的PN结侧面面积远大于减少的N型掺杂区的底面面积。

间隙的具体尺寸需结合相应的结深和掺杂杂质横向扩散距离来确定，以保证掺杂杂质扩散完成之后空隙依然存在，即：保证有效地增加PN结的结面积。

进一步的，在上述方案基础上，所述器件上、下表面均掺杂，且上下两面的N型掺杂区内的空隙形状对称，使形成的上下表面的各PN结对称，构成双向TVS器件。

在上述方案基础上，所述的空隙上方留有氧化层，避免金属电极与P型衬底接触，同时，金属电极直接与掺杂区域接触。

接触孔的版须做出相应的调整，即：空隙上方留有氧化层，避免金属电极与硅衬底接触，保证金属电极直接与掺杂区域接触。

优选的，在P型衬底的N型掺杂区内空隙形状为同心矩形环，各个矩形环之间的间距相同。

优选的，所述的P型衬底电阻率ρ约为0.046Ω·cm。

优选的，所述的PN结的结深约为25μm，该PN结的深结区电压20V。

本实用新型一种双向TVS器件的制备方法，包括下述步骤：

第1步：准备P型衬底硅片；

第2步：在P型衬底硅片双面研磨、抛光；

第3步：P型衬底硅片高温长时间湿氧氧化，形成氧化层；

第4步：双面光刻，除去杂质掺杂区上方的氧化层；

第5步：双面磷预沉积；

第6步：双面光刻，去除氧化层；

第7步：磷再分布；

第8步：双面光刻引线窗口；

第9步：双面生长金属电极；