CN205303460U - 一种tvs器件 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及半导体制造领域，尤其涉及一种TVS器件。一种TVS器件，应用于电子设备充电口的功率保护中，若干有源区，每个所述有源区均包括基础有源区和扩散有源区；掺杂区，位于所述TVS器件的表面，掺杂有第一物质。

Description

一种TVS器件

技术领域

本实用新型涉及半导体制造领域，尤其涉及一种TVS器件。

背景技术

目前手机快充充电器的输出电压从5V,7V,9V,12V不等，充电电流在1.5-2.5安培不等。如此高电压，大电流的充电模式，必然会在手机充电端引入更大的干扰信号，如更大的突波及浪涌，导致周围的IC电路承受不住这种突波而损坏，具备快充功能的手机充电口比常规充电口的充电系统可靠性要差，对手机充电端的保护能力也较差。

实用新型内容

针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供了一种TVS器件，可有效保护冲击充电端免受各种浪涌的伤害。

本实用新型采用如下技术方案：

一种TVS器件，应用于电子设备充电口的功率保护中，所述TVS器件中包括：

若干有源区，每个所述有源区均包括基础有源区和扩散有源区；

掺杂区，位于所述TVS器件的表面，掺杂有第一物质。

优选的，所述第一物质为非导电介质材料。

优选的，所述非导电介质材料为玻璃粉。

优选的，所述基础有源区由一次扩散离子注入工艺形成；以及

所述扩散有源区由二次扩散离子注入工艺形成。

优选的，所述有源区通过电流的能力为80-120A。

优选的，所述有源区的外部还包括外延层。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型采用二次扩散技术，有效增加有源区的面积和深度，使得整个有源区通过电流能力增大，IPP达到110A；TVS芯片内部有源区的重新设计，从单一有源区改进为局部独立有源区设计，增加了有源区与外界的接触面积。从而使得电流的通流面积增加，并且采用表面横向结腐蚀并参杂玻璃粉技术，有效去除芯片表面缺陷，增强器件的耐受能力，并减小漏电。

附图说明

图1a-1b为本实用新型二次扩散的TVS器件结构示意图；

图2a-2b为本实用新型单一有源区和多有源区的结构示意图；

图3为本实用新型采用玻璃粉参杂工艺形成的参杂区的示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，下述技术方案，技术特征之间可以相互组合。

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步的说明：

实施例一

本实施例采用二次扩散离子注入工艺，有效增大有源区面积深度，TVS器件的通流能力与有源区有很大关系，由于有源区是高浓度离子区域，电阻率非常小，电流的通过能力很强。而有源区外部分一般有外延层构成，作为芯片的基层部分，通常电阻率比较大，电流的通过能力较弱。因此我们需要尽量增大有源区面积及深度，从而相应的减少了外延层的面积与厚度。通过特殊的参杂工艺，在P区和N区形成特殊的分布，同时对衬底浓度进行有效改善，通过实验调整，使得该浓度匹配达到最佳值，从而增加了芯片的通流能力。

一般离子扩散的深度是有限的，越往里浓度越小，扩散能力越弱。为了加深扩散，我们需要做二次扩散，也叫深扩散工艺。如图1a-1b所示，图1a为一次扩散有源区的示意图，图1b为二次扩散有源区的示意图，在一次扩散情况下，有源区面积为2a+c,有源区到衬底的距离为h,我们希望2a+c的面积越大越好，而h为高阻区，我们希望h的深度越小越好。在二次扩散情况下，有源区面积变为2a+2b+c,比一次扩散增加了2b面积，而h1＝h-b,比h小了b的深度。因此，二次扩散可有效增大有源区面积，从而增大器件的通流能力。

实施例二

本实施例采用内部有源区分区域局部扩散的结构，本实施例从原有芯片内部单一有源区变成了多有源区的结构，使得有源区与外延层的接触面积增加，增大了电流通道能力。如2a-2b所示，其中图2a为单一有源区的半导体结构示意图，图2b为多有源区的半导体结构示意图，在局部分区域扩散过程中，形成的多个独立的有源区，从而使得有源区与外界的接触面积增大，相当于增加了电流的通流面积。通过有效利用芯片内部的空间面积，在工艺技术允许的范围内，设计越多的独立有源区，就能增加越多的接触面积，从来达到提高电流通流能力的效果。

实施例三

如图3所示，本实施例采用表面横向结腐蚀并参杂玻璃粉技术，半导体产品生产过程对工艺环境要求非常严，需要恒温恒湿超净空间的厂房，细微的杂质引入都有可能导致芯片的失效。而生产工艺产生的缺陷是导致芯片失效的罪魁祸首，一般来讲，芯片表面是缺陷存在的重灾区，尤其是PN结部位，由于是两种不同杂质扩散的交界处，是产生缺陷最多的地方。而缺陷是击穿最薄弱的地方，也就是说，击穿往往会先发生在有缺陷的地方，从来所有的电流都会通过击穿点，如果该区域很小，大电流通过时导致发热严重，最后芯片烧毁。如何去除或者减少缺陷，成为可靠性的关键因素。本实施例采取用腐蚀工艺挖去芯片表面的有源区与外延层形成的横向结面，通过参杂玻璃粉的工艺来减少芯片表面缺陷对产品性能的影响，从而有效减少了由于芯片缺陷导致的击穿，增强了器件的可靠性，同时，芯片表面缺陷还会引起漏电流增大，通过玻璃粉参杂工艺，能减少器件的漏电，保证TVS器件在未击穿之前，漏电流足够小。

本实施例的TVS保护器件，正是针对智能手机快充口的ESD,浪涌保护。该器件是在传统平面工艺TVS技术的基础上，采用深阱二次扩散、横面结腐蚀玻璃粉参杂技术研发出来的，在相同芯片面积的情况下，该芯片的瞬态电流能力达到IPP达到110A,而传统平面工艺的器件最大IPP只有70A。采用新工艺的器件功率高达2000W，可有效保护冲击充电端免受各种浪涌的伤害。

综上所述，传统工艺采用一次扩散来控制有源区的阱深和有源区边缘的浓度和弧度，一次扩散工艺的优势是工艺时间短，提供产品的产出率。但是由于一次扩散后没有调整的余地,使得有源区结深不够，导致器件通流能力不足，如果需要得到要求的结深，势必导致横向结扩大，最终导致芯片面积增大。采用二次扩散的全新工艺，可很好的解决了产品在芯片面积不变情况下的功率增大问题。

传统工艺的TVS器件，都是采用单一有源区结构，该结构的优点工艺简单，设计简单。但弊端是单一有源区与外界的接触面积是有效的，如果要增加有源区接触面积，只能放大有源区面积，这也导致了芯片面积的增大。那么如何在有源区面积不变的情况下，来增加有源区与外界的接触面积呢，我们设计了一种全新的结构，把有源区分成独立的几块，每个独立的有源区都有自己与外界的接触面，从而整体的有源区面积比单一有源区结构的面积增大了，也即提高了电流的通流能力。

此外，用化学腐蚀法去除芯片表面的横向结部分，同时用玻璃粉参杂腐蚀坑。玻璃粉是种高可靠性的非导电介质，且与半导体硅材料能完整结合。通过此方法，可有效去除芯片表面存在的缺陷，防止芯片由于表面缺陷而形成的击穿，同时可有效减小表面结形成的漏电现象，增强芯片的可靠性。

通过说明和附图，给出了具体实施方式的特定结构的典型实施例，基于本实用新型精神，还可作其他的转换。尽管上述实用新型提出了现有的较佳实施例，然而，这些内容并不作为局限。

对于本领域的技术人员而言，阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。因此，所附的权利要求书应看作是涵盖本实用新型的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容，都应认为仍属本实用新型的意图和范围内。

Claims (6)

1.一种TVS器件，其特征在于，应用于电子设备充电口的功率保护中，所述TVS器件中包括：

若干有源区，每个所述有源区均包括基础有源区和扩散有源区；

掺杂区，位于所述TVS器件的表面，掺杂有第一物质。

2.根据权利要求1所述的TVS器件，其特征在于，所述第一物质为非导电介质材料。

3.根据权利要求2所述的TVS器件，其特征在于，所述非导电介质材料为玻璃粉。

4.根据权利要求1所述的TVS器件，其特征在于，所述基础有源区由一次扩散离子注入工艺形成；以及

所述扩散有源区由二次扩散离子注入工艺形成。

5.根据权利要求1所述的TVS器件，其特征在于，所述有源区通过电流的能力为80-120A。

6.根据权利要求1所述的TVS器件，其特征在于，所述有源区的外部还包括外延层。