[发明专利]双向低电容TVS器件及其制造方法

说明书

公开了一种双向低电容TVS器件及其制造方法中，通过半导体集成工艺形成双向低电容TVS器件由此可以提高双向低电容TVS器件的可靠性。进一步地，在双向低电容TVS器件中形成的第一普通二极管与第一稳压二极管纵向串联以及第二普通二极管与第二稳压二极管纵向串联，降低双向低电容TVS器件的体积。相较于现有技术的双向低电容TVS器件能够较大地减小电容，使电源Vcc对地GND的电容可以达到小于0.9pF，正、反向ESD能力都可以达到大于15kV。

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种双向低电容TVS器件及其制造方法。

背景技术

目前市场上集成的双向低电容TVS器件通常是将由第一普通二极管D1与第一稳压二极管Z1串联形成的第一支路与第二普通二极管D2与第二稳压二极管Z2串联形成的第二支路并联组合形成(见图1)，从电源Vcc对地GND的I～V曲线来看，正、反特性仍然相当于一个普通二极管，但等效电路对应的电容却远远低于相同电压的单个普通TVS二极管。

集成的双向低电容VTS器件，其电源Vcc对地GND的电容值C_T可以表示为：

其中，C_D1为第一普通二极管D1的电容，C_D1为第二普通二极管D2的电容，C_Z1为第一稳压二极管Z1的电容，C_Z2为第二稳压二极管Z2的电容。这里C_D1和C_D2都较小，C_Z1和C_Z2要比前两者大一个数量级，所以第一普通二极管D1与第一稳压二极管Z1串联后的第一电容基本等同于第一普通二极管D1的电容；第二普通二极管D2与第二稳压二极管Z2串联后的第二电容基本等同于第二普通二极管D2的电容。即整个等效电路的电容基本等同于第一普通二极管D1的电容和第二普通二极管D2的电容之和。

当电源Vcc加正电位，地GND加负电位时：由于第二普通二极管D2击穿电压较高，第一稳压二极管Z1击穿电压较低，所以第一稳压二极管Z1率先击穿，电源Vcc对地GND的反向击穿电压可以表示为：

V_BR＝Vf_D1+V_Z1

其中，Vf_D1为第一普通二极管D1的正向压降；VZ1为第一稳压二极管Z1的电压。

当电源Vcc加负电位，地GND加正电位时：由于第二普通二极管D2击穿电压较高，第二稳压二极管Z2击穿电压较低，所以第二第一稳压二极管Z1率先击穿，电源Vcc对地GND的反向击穿电压可以表示为：

V_BR＝Vf_D2+V_Z2

其中，Vf_D2为第二普通二极管D2的正向压降；VZ2为第二稳压二极管Z2的电压。

可见组合而成的双向低电容TVS器件正、反向特性基本相当于一个普通双向二极管，其反向击穿电压主要受第一稳压二极管Z1和第二稳压二极管Z2的击穿电压控制；电容主要受C_D1和C_D2控制，所以为了实现低电容，实际就是降低C_D1和C_D2；同时电源Vcc对地GND的正、反方向静电放电(Electrostatic Discharge，ESD)能力实际也是分别等同于D1、D2两个二极管的正向ESD能力(第一稳压二极管Z1和第二稳压二极管Z2的反向击穿电压较低，一般在3.3～7.0V之间，其反向ESD能力很高，可以不予考虑)。所以为了实现高ESD能力，实际就是提高D1、D2两个二极管的正向ESD能力。

目前开发的双向低电容TVS器件受当时器件结构和产品性能限制的原因，芯片尺寸相对较大，大于260μm×260μm，无法满足DFN0603之类的小型封装。