[发明专利]高电容双向瞬态电压抑制器

权利要求书

1.一种双向瞬态电压抑制器TVS器件，其特征在于，包含：

一个半导体层，包含一个第一导电类型N的第一外延层，第一掩埋层和第二掩埋层的导电类型相反且形成在所选区域的第一外延层上，第一导电类型的第二外延层形成在第一掩埋层和第二掩埋层上；

多个有源区，其形成在半导体层中，有源区通过隔离结构相互隔离；

一个形成在第一有源区中的第一二极管，一个形成在第二有源区中的第二二极管，第一有源区和第二有源区各自形成在半导体层中的一个区域中，该区域包含与第一导电类型相反的第二导电类型P的第二掩埋层，每个第一二极管和第二二极管都包含一个形成在第二外延层中的第二导电类型的第一区域，第一区域为第一二极管的阳极，第二外延层为第一二极管的阴极，其中每个第一有源区和第二有源区中的第二掩埋层和第一外延层、第二外延层在0V偏压下基本耗尽，降低了各自二极管阳极处的垂直寄生电容；

一个箝位器件，形成在多个有源区的第三有源区中，第三有源区形成在半导体层中的另一个区域中，该另一个区域包含第一导电类型的第一掩埋层，箝位器件包含一个连接二极管的NMOS晶体管，与具有阳极、阴极和栅极的二极管触发的可控硅整流器SCR集成在一起；

其中第一个二极管的阳极耦合到第一个受保护的节点上，第二个二极管的阴极耦合到第二个受保护的节点，第一个二极管的阴极耦合到SCR的阳极，第二个二极管的阳极耦合到SCR的阴极，根据其中一个受保护节点上加载的电压超过第一电压电平，二极管连接的NMOS晶体管触发SCR处的电流，SCR在相应受保护的节点上将电压箝制在箝位电压。

2.如权利要求1所述的双向瞬态电压抑制器TVS器件，其特征在于，其中第一区域包含一个第二导电类型的重掺杂区，其形成在第二导电类型的轻掺杂区中，轻掺杂区和第二掩埋层用于在零伏偏压下耗尽第一外延层和第二外延层。

3.如权利要求1所述的双向瞬态电压抑制器TVS器件，其特征在于，其中每个第一二极管和第二二极管都包含一个第一导电类型的第二区域，每个第一二极管和第二二极管都被重掺杂形成在第二外延层中，并与第一区域隔开。

4.如权利要求3所述的双向瞬态电压抑制器TVS器件，其特征在于，其中每个第一二极管和第二二极管还包含一个形成在第二区域中的钨插头，钨插头填充第二区域中的一个浅沟槽。

5.如权利要求1所述的双向瞬态电压抑制器TVS器件，其特征在于，其中箝位器件包含：

一个第一导电类型的第一阱，其形成在第二外延层中；

一个第二导电类型的第二阱，其形成在第一阱附近的第二外延层中，第二阱构成SCR的栅极；

一个第二导电类型的第三区域，其形成在第一阱中并且重掺杂，第三区域构成SCR的阳极；

一个第一导电类型的第四区域，其与第一阱和第二阱相接触，第四区域构成NMOS晶体管的漏极；

一个第一导电类型的第五区域，其形成在第二阱中，第五区域作为NMOS晶体管的源极，第五区域构成SCR的阴极；以及

一个栅极电极，其通过栅极电介质层与半导体层绝缘，并且位于第四区域和第五区域之间，栅极电极电连接到第四区域。

6.如权利要求1所述的双向瞬态电压抑制器TVS器件，其特征在于，还包含一个第一导电类型且重掺杂的半导体衬底，半导体层形成在半导体衬底上。

7.如权利要求1所述的双向瞬态电压抑制器TVS器件，其特征在于，其中隔离结构包含沟槽隔离结构。

8.如权利要求7所述的双向瞬态电压抑制器TVS器件，其特征在于，其中每个沟槽隔离结构都包含一个氧化物填充沟槽。

9.如权利要求7所述的双向瞬态电压抑制器TVS器件，其特征在于，其中每个沟槽隔离结构都包含一个内衬氧化层并用多晶硅层填充的沟槽。

10.如权利要求1所述的双向瞬态电压抑制器TVS器件，其特征在于，其中第一导电类型包含N-型导电类型，第二导电类型包含P-型导电类型。