[实用新型]单向高电压穿通瞬态电压抑制器件

说明书

本实用新型公开了一种单向高电压穿通瞬态电压抑制器件。该单向高电压穿通瞬态电压抑制器件可以包括被形成在基板的第一主表面的第一部分上的第一层(包括N+材料)和由N‑材料形成的第二层。第二层可以从第一主表面的围绕第一层的第二部分延伸，并且可以延伸到第一层下方。单向高电压穿通瞬态电压抑制器件可以包括第三层，其包括P+材料，其中，第二层被设置在第一层和第三层之间。单向高电压穿通瞬态电压抑制器件还可以包括隔离区，其从第一主表面延伸，并且围绕第二层设置。

技术领域

实施例涉及电路保护器件领域，包括瞬态电压抑制器件。

背景技术

诸如瞬态电压抑制(transient voltage suppression，TVS)器件的半导体器件可以被制造为单向器件或双向器件。在许多应用中，TVS二极管可被用于保护敏感电路节点免受单次和限时过压故障的影响。此类TVS二极管也被用于现代高功率绝缘栅双极晶体管(insulated gate bipolar transistor，IGBT)电路，以防止集电极电路中的过载(IGBT有源钳位(Active Clamping)，图1)。对此类TVS二极管的要求可以包括具有低偏差和低温度系数的高击穿电压，以及具有低钳位电压的高浪涌电流能力。TVS二极管经常被串联布置来实现这一要求。此外，单向高电压(High Voltage，HV)TVS二极管需要低的击穿电压偏差，使用多个TVS二极管的串联连接难以实现这一要求。另外，此类串联连接既昂贵又热效率低。此外，单向高电压TVS二极管需要低的击穿电压温度系数，以及高浪涌电流能力，以及雪崩模式下的低动态电阻，来确保节省有源钳位操作。

用于低电压应用的已知NPT(Non-Punch-Through，非穿通)TVS二极管可以被布置有台面边缘终端，而低电压穿通(punch through)TVS二极管可以被布置有例如沟槽边缘终端。这些已知的低电压TVS设计不太适合于高电压TVS应用，因为在操作期间产生电场分布。特别是，电场可能在钝化区附近表现出最大值，这种情况可以导致击穿电压的强烈偏差和高漏电流。此外，这种TVS设计中的NPT P+N-N+可以导致击穿电压的温度系数增加。

关于这些和其它考虑，提供了本公开。

实用新型内容

如上所述，在现有技术中：使用多个TVS二极管的串联连接的高电压TVS二极管既昂贵又热效率低，且难以实现低的击穿电压偏差；并且已知的低电压TVS设计不太适合于高电压TVS应用，因为在操作期间产生电场分布，可能导致击穿电压的强烈偏差和高漏电流，且这种TVS设计中的NPT P+N-N+可能导致击穿电压的温度系数增加。本申请实施例提供至少以下优点：首先，单向TVS在支持高电压(500V)或更高电压的单个单片基板中被实现；其次，提供在单片HV(500V)TVS器件中具有顶侧隔离扩散边缘终端的N+NP+穿通结构；最后，在一些实施例中，在单片HV(500V)TVS器件中实现了具有前侧简单台面或沟终端的穿通N+N-P+结构。

在一个实施例中，提供了单向瞬态电压抑制(TVS)器件。TVS器件可以包括第一层，该第一层包括N+材料，该第一层被形成在基板的第一主表面的第一部分上，以及由N-材料形成的第二层。第二层可以从第一主表面的围绕第一层的第二部分延伸，并且可以延伸到第一层下方。TVS器件可以包括第三层，第三层包括P+材料，其中第二层设置在第一层和第三层之间。TVS器件还可以包括隔离区，该隔离区从第一主表面延伸并围绕第二层设置。

在进一步的实施例中，提供了一种高电压单向瞬态电压抑制(TVS)器件。高电压TVS器件可以包括第一层，该第一层包括N+材料，该第一层被形成在P+基板的第一主表面的第一部分上。高电压TVS器件还可以包括第二层，该第二层由N-材料形成，其中第二层从第一主表面的围绕第一层的一部分延伸，并且延伸到第一层下方。因此，形成包括P+材料的第三层，该第三层在第二层下面延伸到P+基板的第二主表面。高电压TVS器件还可以包括N+护环(guard ring)，该N+护环从第一主表面延伸并在第二层内围绕第一层设置，以及隔离区，该隔离区从第一主表面延伸并围绕第二层设置。

附图说明