[实用新型]一种集成超低电容大骤回TVS的共模滤波器件

说明书

本实用新型公开了一种集成超低电容大骤回TVS的共模滤波器件，采用芯片集成的设计方法将超低电容且具有大骤回特性的TVS和共模电感有效结合。本实用新型的集成超低电容大骤回TVS的共模滤波器件结构可以有效的将多路TVS和共模滤波器分立方案优化为集成方案，节省50％的面积；共模电感具有较高的共模阻抗，对高速信号线差分通道的共模噪声干扰具有很强的抑制作用，同时，超低电容和大骤回特性的TVS阵列在ESD触发TVS开通时，可以输出更低的钳位电压，对后级IC起到非常好的保护作用，可广泛应用在MIPI，HDMI，MHL，USB等高频信号端口，提高系统的外延抗干扰能力和ESD静电防护水平。

技术领域

本实用新型涉及半导体技术和电子电路技术领域，涉及信号传输的外延(外延，ElectromagneticInterference)抗电磁干扰技术和ESD保护器件设计技术，特别涉及一种集成超低电容大骤回TVS(TVS，TransientVoltageSuppressors)的共模滤波器件结构。

背景技术

高速数据传输的通信系统中，差分线抗干扰能力强，信噪比高，辐射小，带宽容量大等众多优点，所以在目前的高速电路设计中，都选取差分线作为通信方式。目前，采用高速差分线的通用串行总线USB2.0、USB3.0、USB3.1和高清晰度多媒体接口(HDMI)作为高速信号传输接口已广泛普及并且已用于诸如个人计算机和数字高清晰度电视等的多种数字装置中，成为许多高速数据传输设备的常规接口，这些高速数据端口对PC外设的发展起到了革命性的推动作用，并且现在变得越来越流行。由于超高的数据传输速率，造成USB、HDMI等连接线缆对外高频辐射超标，并且容易耦合外界的共模干扰，对电子装置的电路造成损坏以及信号失真；同时由于带电热插拔，容易受到瞬间电压冲击和静电干扰。因此我们对USB、HDMI等此类高速数据传输端口的噪声防护时，需要着重从电磁兼容和静电保护两个方面考虑。

针对高速差分数据线的外延高频辐射共模干扰，通常是安装共模滤波器，以去除共模噪声；而针对ESD静电防护，则是采用超低电容的多路TVS阵列，元件的这种配置会占用PCB上的大幅面积，这在移动电子器件中是非常不利的。

实用新型内容

本实用新型提供了一种应用于高速数据传输端口电磁兼容和静电防护集成化的解决方案，创新性的将超低电容SCR大骤回TVS阵列和共模电感两种关键技术设计整合在一起，共模电感对高速信号线的共模噪声具有很强的抑制作用，TVS阵列由于采用了SCR结构而具有较低的钳位电压。

本实用新型采取的技术方案如下：

一种集成超低电容大骤回TVS的共模滤波器件，包括P型硅衬底，所述P型硅衬底上生长N型EPI，所述N型EPI上设有N阱掺杂区域和P阱掺杂区域，其中：

一组N阱掺杂区和P阱掺杂区相接，且此组N阱掺杂区内进行N+重掺杂和P+重掺杂，此组P阱掺杂区内进行N+掺杂和P+掺杂，构成P-N-P-N的四层三结SCR结构TVS；

一组P阱掺杂区内进行N+重掺杂和P+重掺杂，该N+重掺杂和P阱形成降容二极管；

所述SCR结构的TVS和所述降容二极管通过第一层金属和第二层金属互联形成保护两路I/O的超低电容TVS阵列，引出两个I/O端口和一个Gnd端口；

在第二层金属上覆盖绝缘Polymide层，利用电镀工艺技术形成两层上下对称的Cu线圈，而且两层Cu线圈中间采用Polymide层隔离，第二层Cu线圈上再覆盖一层Polymide层作为Cu线圈的钝化保护；TVS阵列的两个IO端口分别和两层Cu线圈的其中一端连接，并引出PAD作为共模电感的输入端口，两层Cu线圈的另外一端分别引出PAD作为共模电感的输出端口，超低电容TSV阵列的Gnd端口直接引出到Polymide层表面作为器件的Gnd端口。

所述共模电感Cu线圈与超低电容TVS阵列的第二层金属之间的Polymide绝缘层厚度不低于5微米。