[发明专利]一种IO口间无相互干扰的低电容多通道瞬态电压抑制器

说明书

技术领域

本发明属于电子电路浪涌脉冲保护技术领域，具体的说是一种保护电子电路避免遭受到来自闪电、静电放电、电磁脉冲等的损伤，在最短时间内将这部分能量从保护电路泄放掉，而不影响电路的性能的分立器件。

背景技术

目前市场流通的一些多通道芯片仅适用于GND接出的多通道应用，而若作为双向的TVS(瞬态电压抑制，如瞬态电压抑制二极管)来用，GND未接出的话，往往存在IO口之间串通的问题。我们提出的这种用浓掺杂的环形P+有源区来包围反向导通Nwell的方法正好可以很简单易行的解决如上的问题，扩展低电容多通道瞬态电压抑制器的应用领域。

随着现代电子设备的发展，电子产品的种类越来越多，电子设备的集成度和灵敏度也越来越高。电磁干扰可以通过辐射，感应，耦合和传导等多种途径进入设备或系统内部，从而引起器件的老化甚至导致设备的损坏或控制失灵，给人们的正常生活带来诸多不便甚至重大损失。静电，雷电和核电磁脉冲都是引起电磁干扰的原因。电子设备的电磁脉冲防护已成为具有重要意义的研究课题。

瞬态电压抑制器(TVS)是一种用来保护敏感半导体器件，使其免遭瞬态电压浪涌破坏而特别设计的固态半导体器件，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，因而在电压瞬变和浪涌防护上得到了广泛的应用。当电子设备受到闪电，静电放电，电磁感应等的影响，在其端口有高能量的大脉冲时，其端口电压会迅速上升，若没有TVS的保护，这部分能量将通过电子设备里的精密元器件泄放，在过高电压下这些元器件会因为热击穿而失效，从而引起电子设备故障，但是，如果有分立器件的保护，齐纳管可以在10^-12秒的响应时间内击穿，并将电压钳位在设计的值(高于被保护电路的正常工作电压，低于被保护电路的损坏电压)，从而有效的保护电子设备避免受到浪涌脉冲的损坏。

TVS根据电子元器件的发展要求也在不断发展，除了向更低的电压及更低的电容方向发展以外，还在想着更高的集成度来发展，更高的集成度意味着多路TVS在同一个芯片上面，也就是多通道的瞬态电压抑制器。但是集成度的提高，也导致很多不利的寄生效应的存在，目前市场流通的一些多通道芯片仅适用于GND接出的多通道应用，而若作为双向的TVS来用，GND未接出的话，往往存在IO口之间串通的问题。此问题据我们所知，还未有人明确指出导致此寄生效应的原因，更没有明确的解决方案提出。

本发明的有益效果：本发明结构的TVS的主要创新点在于通过在反向导通时电流流通路径中的PN结的N端的周围形成浓掺杂的P+环，从而可以在有反向电流流过此PN结时，使得从N端注入到P端的电子少子尽快复合掉(P+的多子浓度高，少子的寿命会减小，会尽快被复合)，这样防止了注入P端的少子被另外一个端口的正向导通Nwell所收集，从而避免了使得IO口之间串通的寄生PNPN效应，从而形成各个IO之间几乎没有相互影响的多通道TVS。

发明内容

本发明一种IO口间无相互干扰的低电容多通道瞬态电压抑制器，及高效低电容多通道TVS方法，正向通过低电容二极管与齐纳管串联，在被保护器件的正常工作电压下，不会影响数据的高速传送，同时大面积的齐纳管保证了大电流的泄放能力；反向利用单纯的PN结来泄放电流。

本发明是一种抑制低电容多通道瞬态电压抑制器串通的方法，例如，使用此方法改进以后的两通道或者双向单通道TVS器件。

一种低电容多通道瞬态电压抑制器，其特征在于：包括P+半导体衬底，P-外延层，位于P+半导体衬底上；外延层上从左到右分别有包含第一环形P+有源注入区的左端，第一N阱，第一环形P+有源注入区的右端，第二N阱，第一P阱，第三N阱，第二环形P+有源注入区的左端，第四N阱，第二环形P+有源注入区的右端。

所述的第一N阱和第四N阱上分别设有第一N+有源注入区和第五N+有源注入区；

所述的第二N阱上设有第二N+有源注入区和第二P+有源注入区；

所述的第一P阱上设有第三N+有源注入区；

所述的第三N阱上设有第四N+有源注入区和第三P+有源注入区。

所述的P+半导体衬底掺杂浓度为1*10¹⁸～5*10¹⁸atom/cm³。

所述的P-外延层掺杂浓度为1*10¹³～5*10¹³atom/cm³，厚度为19～20μm。