CN210866178U - 一种集成化单向低容gpp工艺的tvs器件 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种集成化单向低容GPP工艺的TVS器件，包括GPP二极管侧金属层、GPP二极管有源区、N‑硅衬底材料、N+外延层、TVS有源区、TVS侧金属层，GPP二极管有源区侧面设有延伸至N‑硅衬底材料顶部的GPP玻璃钝化保护层，TVS有源区设于N+外延层底部内，TVS侧金属层覆盖设于TVS有源区，边缘延伸出TVS有源区，与N+外延层之间设有TVS芯片表面钝化层，TVS芯片表面钝化层延伸出TVS侧金属层边缘外，覆盖于N+外延层底面，本实用新型生产工艺流程简单，且将GPP二极管与TVS集成在一颗芯片上，具有成本低、可靠性高的优势，也让客户端PCB板的尺寸有优化的空间。

Description

一种集成化单向低容GPP工艺的TVS器件

技术领域

本实用新型涉及一种TVS器件，特别涉及一种集成化单向低容GPP工艺的TVS器件。

背景技术

瞬态抑制二极管TVS产品，广泛应用于太阳能逆变器、机顶盒、MOSFET保护、工业控制、电信基站和以太网供电（PoE）之类的应用。而近年来，越来越多的领域提出电容要求，这对器件的开关相应速度有影响。而现有的TVS主要是较低电阻率衬底，电容值较高，不适合某些领域使用。

国内现有技术生产单向TVS器件，一般在较低电阻率的P型硅片上，通过扩散的方式形成一个深的大面积的N+结，采用挖槽的方式隔离，通过调整结深和掺杂浓度来调整电压。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种集成化单向低容GPP工艺的TVS器件。

本实用新型采用的技术方案是：

一种集成化单向低容GPP工艺的TVS器件，其特征在于：包括GPP二极管侧金属层、GPP二极管有源区、N-硅衬底材料、N+外延层、TVS有源区、TVS侧金属层，所述GPP二极管有源区侧面设有延伸至N-硅衬底材料顶部的GPP玻璃钝化保护层，所述TVS有源区设于N+外延层底部内，TVS侧金属层覆盖设于TVS有源区，边缘延伸出TVS有源区，与N+外延层之间设有TVS芯片表面钝化层，TVS芯片表面钝化层延伸出TVS侧金属层边缘外，覆盖于N+外延层底面。

所述GPP二极管有源区结深20-80um，N-硅衬底材料层厚度220-280um，N-硅衬底材料层电阻率：20-90Ω·cm，侧面设置GPP玻璃钝化保护层的槽深度为40-120um，GPP玻璃钝化保护层厚度为10-30um，N+外延层厚度为20-50um，N+外延层电阻率：0.002-0.1Ω·cm，TVS有源区结深为5-35um。

本实用新型的优点：生产工艺流程简单，且将GPP二极管与TVS集成在一颗芯片上，具有成本低、可靠性高的优势，也让客户端PCB板的尺寸有优化的空间。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细叙述。

图1为本实用新型的单向低容GPP工艺的TVS芯片剖面图；

图2为本实用新型的器件原理示意图；

图3为本实用新型的正反向击穿特性示意图。

其中：1、GPP二极管侧金属层；2、GPP二极管有源区；3、GPP玻璃钝化保护层；4、N-硅衬底材料；5、N+外延层；6、TVS有源区；7、TVS芯片表面钝化层；8、TVS侧金属层。

具体实施方式

如图1-3所示，一种集成化单向低容GPP工艺的TVS器件，包括GPP二极管侧金属层1、GPP二极管有源区2、N-硅衬底材料4、N+外延层5、TVS有源区6、TVS侧金属层8，GPP二极管有源区2侧面设有延伸至N-硅衬底材料4顶部的GPP玻璃钝化保护层3，TVS有源区6设于N+外延层5底部内，TVS侧金属层8覆盖设于TVS有源区6，边缘延伸出TVS有源区6，与N+外延层5之间设有TVS芯片表面钝化层7，TVS芯片表面钝化层7延伸出TVS侧金属层8边缘外，覆盖于N+外延层5底面。

GPP二极管有源区2结深20-80um，N-硅衬底材料4层厚度220-280um，N-硅衬底材料4层电阻率：20-90Ω·cm，侧面设置GPP玻璃钝化保护层3的槽深度为40-120um，GPP玻璃钝化保护层3厚度为10-30um，N+外延层5厚度为20-50um，N+外延层5电阻率：0.002-0.1Ω·cm，TVS有源区结6深为5-35um。

本装置的技术方案是：将二极管及TVS串联，集成为一个单向导通、另一方向高压截止的TVS芯片。

本实用新型的原理是：两个器件串联，其电容计算公式为：C=C1*C2/(C1+C2)。P+1、N-层形成的GPP二极管电容为C1，N+、P+2层形成的TVS电容为C2，由于GPP二极管的电容值C1要远低于C2，故串联后，其电容值能大幅下降，满足高频电路保护。

本实用新型制造时，P+1区即GPP二极管有源区2：需要槽版、引线版、反刻版；P+2区即TVS有源区6：需要P+2区版、引线版、反刻版。方法步骤为：硅单晶片表面清洗、正面高温扩散硼铝源、背面抛光、背面N+外延层生长、氧化、刻P+2窗、P+2窗内高温扩散硼源、正面刻槽路、台面腐蚀、玻璃钝化、双面刻引线孔、双面金属化、双面反刻、测试、划片。具体的：硅单晶片要求：N型硅单晶，直拉单晶或者区熔单晶，ρ=20-90Ω·㎝，硅单晶片厚度t=（250-350）±5 um；硅片化学腐蚀：完成后的硅片厚度t=（245-345）±5 um，此步骤的目的为微腐蚀去掉表面沾污；P+1高温扩散：通过硼源、或硼铝源，将P型杂质扩散进硅片，形成一定结深的P+1区，Xj=20-80um；背面抛光：抛光厚度15~20um；背面N+外延生长：依据不同的TVS耐压值，生长不同的N+层，N+外延层厚度为20-35um，N+外延层电阻率：0.002-0.1Ω·cm；氧化：热生长氧化层，膜厚≥1.0um，此步目的是作为P+2区的扩散掩蔽层，亦作为钝化层；刻P+2区域：将P+2区域的氧化层腐蚀，便于P+2区扩散，此光刻版依据不同的IPP浪涌需求而定；P+2高温扩散：通过硼源、或注入硼，将P型杂质扩散进P+2区，此步依据所需的产品VBR值来定，Xj=5-35um；光刻P+1区槽版：将GPP二极管的槽刻出来，TVS一侧匀胶保护；台面腐蚀：通过化学试剂，腐蚀出负倒角特性的沟槽，槽深：40-120um，腐蚀后，将表面光刻胶去除、清洗；玻璃钝化：通过DB法或者电泳法，将台面腐蚀出的硅层均匀填满，形成保护；双面光刻引线孔：用刻引线孔版进行光刻；双面蒸发钛镍银金属：要求金属总厚度为1~4um；反刻金属：用反刻版进行光刻，并腐蚀掉非有效区域的金属；合金：T=360~520℃，t=0.4±0.1h；芯片测试：用冠魁的自动测试台进行测试。测试V_BR、I_R参数，并对V_BR进行分档；锯片：保留硅片1/2~1/3厚度，裂片将芯片分开；最后芯片包装，完成生产。

本实用新型生产工艺流程简单，且将GPP二极管与TVS集成在一颗芯片上，具有成本低、可靠性高的优势，也让客户端PCB板的尺寸有优化的空间。

Claims (2)

1.一种集成化单向低容GPP工艺的TVS器件，其特征在于：包括GPP二极管侧金属层、GPP二极管有源区、N-硅衬底材料、N+外延层、TVS有源区、TVS侧金属层，所述GPP二极管有源区侧面设有延伸至N-硅衬底材料顶部的GPP玻璃钝化保护层，所述TVS有源区设于N+外延层底部内，TVS侧金属层覆盖设于TVS有源区，边缘延伸出TVS有源区，与N+外延层之间设有TVS芯片表面钝化层，TVS芯片表面钝化层延伸出TVS侧金属层边缘外，覆盖于N+外延层底面。

2.根据权利要求1所述的一种集成化单向低容GPP工艺的TVS器件，其特征在于：所述GPP二极管有源区结深20-80um，N-硅衬底材料层厚度220-280um，N-硅衬底材料层电阻率：20-90Ω·cm，侧面设置GPP玻璃钝化保护层的槽深度为40-120um，GPP玻璃钝化保护层厚度为10-30um，N+外延层厚度为20-50um，N+外延层电阻率：0.002-0.1Ω·cm，TVS有源区结深为5-35um。

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