[发明专利]一种TVS二极管PN结结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种大功率TVS二极管，特别是涉及在消费类电子产品中广泛应用的一种大功率TVS二极管PN结结构。

背景技术

当前消费类电子产品中广泛使用单向大功率TVS二极管用于电源以及电源管理IC的大浪涌保护。与双向大功率TVS二极管工艺相比，单向大功率TVS在应用中有更好的负脉冲钳制作用。

当前单向大功率TVS二极管实现方式有以下几种：

1.采用增大PN结面积方式，该工艺作为传统的平面工艺，直接的做法就是增加二极管的有源区(掺杂区域)面积。面积越大、有效PN结面积越大。

2.有源区面积不变的前提下，增加PN结深度也是一种常用的方式。PN结越深，PN结的侧面积越多。

以上的两种方式都存在明显的缺陷：

1.增加有源区面积，带来的效果就是TVS二极管芯片的尺寸增加。最终导致成品管的尺寸增加，应用方面带来问题。特别是我们面对的是板上空间有限的消费类电子产品。通常客户对于最终的产品尺寸是有严格限制的。

2.增加PN结深度，通常的做法是通过1200C甚至是1250C的高温，长时间推进实现深结深的要求。结深通常可以做到10um，甚至更深。但是带来第一个问题是对加工设备要求高，第二个问题是温度高时间长带来成本的成倍增加，第三个问题是推进深度深了之后导致芯片表面的载流子浓度下降，对产品性能带来影响。

发明内容

本发明的目的就在于克服现有两种技术的缺陷，提供一种大功率TVS二极管，在有限的产品面积内，现有的结深条件下，尽可能的提升产品的浪涌功率，降低产品的箝位电压。

本发明是通过如下的技术方案来实现的：

一种TVS二极管PN结结构，其特征在于，在所述TVS二极管的有源区内、PN结深度方向上设置有空隙，空隙的深度与PN结深度相同。

所述空隙的尺寸原则是要结合结深以及掺杂杂质的横向扩展距离，要保证在热推进之后空隙仍然存在，这样才能有效的增加结面积。

所述空隙的摆布必须要保证最外侧的掺杂区域的宽度，其他的可以自由决定空隙的形状和位置。

以上是本发明的关键点，此外，接触孔的版必须同样作调整，保证所有的接触孔都是直接接触掺杂区域的；钝化层的PAD位置尽量在中心位置。

上述结构可以在不改变产品尺寸和工艺条件增加浪涌功率，使得产品的PN结面积明显增加。

本发明最明显的优势就是基于现有的工艺平台，不需要额外的投入，工艺复杂程度没有增加，性能又可以明显提升。从结构分析，产品从原有的有源区表面工作变为有源区内部增加了工作面积。通常期间失效部分原因是由于大浪涌冲击，PN结温度升高，进而PN结崩溃造成产品失效。该设计可以将原集中的发热区域分散，有效地提升产品性能。经过详细的计算，实际增加的功率值能够达到20％以上。

附图说明

图1是传统工艺的PN结结构。

图2是本发明实施例1的PN结结构。

图3是本发明实施例2的PN结结构。

图4是本发明实施例3的PN结结构。

具体实施方式

下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。

如图1所示是传统工艺的PN结结构，灰色区域为有源区1的底面，即掺杂区域，PN结的有效结面积主要是有源区的底面面积加上侧面棉结(结深*有源区底面的周长)。如果想增加其功率一般也是从这两个面积上增加。

实施例1：

如图2是本发明的PN结结构，通过在原有源区100内增加一些深度与PN结深度相同的空隙110，达到增加结面积的结果。由于增加了空隙，降低了结的底面积，但是增加的结面积为(空隙在有源区底面上的周长*结深度)，所以实际增加的结面积远远大于减少的结面积。

本实施例采用简单的直接增加长条形间隙，实际上根据工艺和设计需要，可以使用多种空隙的布局。

实施例2

本实施例与实施例1不同之处在于空隙采用圆圈形。

实施例3

本实施例与实施例1不同之处在于空隙采用蛇形。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。