[发明专利]一种超低动态阻抗双向TVS及制造方法

说明书

本发明提出一种超低动态阻抗双向TVS及制造方法，该超低动态阻抗双向TVS包括衬底层及基区层，衬底层为第一导电类型，基区层为第二导电类型，并形成于衬底层上；还包括浅槽结构，浅槽结构形成于基区层中，其深度小于基区层的深度，在浅槽结构两侧形成第一导电类型的有源区，浅槽结构具有复数个，各浅槽结构之间留有间隔，形成梳齿式布局；还包括浅槽填充层，浅槽填充层形成于浅槽结构内部；还包括电极，电极采用表面多层金属化引出。该TVS采用双向梳齿式布局，既节省了表面面积，又降低了动态阻抗，双向TVS结构动态阻抗低至毫欧姆数量级。

技术领域

本发明涉及瞬态电压抑制二极管，尤其涉及一种超低动态阻抗双向TVS及制造方法。

背景技术

TVS作为瞬态电压抑制保护二极管，当达到它的双向瞬态击穿电压时，由截止转为导通状态，将高电压吸收并限制在一个低电压值上，起到保护电路的作用。在应用中，导通之后的TVS产品自身的钳位电压是随着导通电流增大而增大的，而且该数值不是简单的线性变化，过大的钳位电压会直接损坏甚至直接烧毁受保护敏感电路。所以衡量一款TVS产品的保护效果的主要指标就是其导通动态阻抗(Dynamic resistance)，动态阻抗一般使用TLP(Transmission Line Pulse，传输线脉冲发生器，是一种集成电路静电放电防护技术的研究测试手段)来测量。

当下半导体制造技术升级到5nm甚至更小的产品线宽制程，导致受保护的集成电路对于外界干扰的耐压能力越来越敏感，对于可见电压的要求越来越高，所以开发超低动态阻抗型TVS越来越迫切。

传统的双向TVS的NPN或PNP结构不管采用纵向还是横向结构，其动态阻抗特性都无法达到保护的要求：

1.图1所示的纵向结构需要考虑外延和衬底材料的寄生电阻，通过减薄可以降低动态阻抗，但是受限于工艺的能力，无法做到忽略衬底的影响；

2.图2所示的横向结构虽然不用考虑衬底材料的影响，但是因为对双向TVS触发电压的要求，两个N掺杂区域的间距无法太近，否则工作时形成穿通击穿，导致产品失效，而间距的增加直接带来动态阻抗的增加。

因此，有必要对这种TVS进行结构优化，以克服上述缺陷。

发明内容

本发明的目的是提供一种超低动态阻抗双向TVS及制造方法，克服现有的横向结构双向TVS中动态阻抗大，为了形成足够高的工作电压而导致的有源区尺寸过大的问题，还需兼顾低漏电和双向对称性一致等应用需求。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种超低动态阻抗双向TVS，包括：

衬底层，该衬底层为第一导电类型；

基区层，该基区层为第二导电类型，并形成于衬底层上；

浅槽结构，该浅槽结构形成于基区层中，其深度小于基区层的深度，在浅槽结构两侧形成第一导电类型的有源区，浅槽结构具有复数个，各浅槽结构之间留有间隔，形成梳齿式布局；

浅槽填充层，该浅槽填充层形成于浅槽结构内部；

电极，该电极采用表面多层金属化引出。

进一步，衬底层的电阻率为1ohm·cm～50ohm·cm。

进一步，第一导电类型的有源区的电阻率为0.01ohm·cm～ 0.1ohm·cm。

进一步，浅槽结构为环形，并环绕于第一导电类型的有源区外侧。

进一步，浅槽结构的深度为1μm～2μm，宽度为0.35μm～3μm。

在本发明的一个实施例中，浅槽填充层由氧化层形成。在本发明的另一个实施例中，浅槽填充层由掺杂多晶硅形成，掺杂多晶硅为第二导电类型。