一種基于cmos工藝的tvs器件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種基于CMOS工藝的TVS器件。
【背景技術(shù)】
[0002]目前對(duì)于高速接口、顯示屏等系統(tǒng)級(jí)的ESD防護(hù)，主要是使用TVS(TransientVoltage Suppresser瞬態(tài)電壓抑制器)技術(shù)。USB3.0的傳輸速度達(dá)到700M比特率，為了保證數(shù)據(jù)完整性，接口處ESD防護(hù)對(duì)電容的要求極其嚴(yán)格；大屏幕液晶顯示器的行驅(qū)動(dòng)和列驅(qū)動(dòng)芯片有數(shù)百個(gè)引腳，每個(gè)引腳都存在ESD風(fēng)險(xiǎn)，為了有效設(shè)計(jì)ESD防護(hù)而同時(shí)又不占用太大的面積，對(duì)高集成的TVS的需求越來越大。TVS因其高封裝集成度、低電容值及低鉗位電壓，儼然已成為保護(hù)手持式電子產(chǎn)品的關(guān)鍵技術(shù)。正因?yàn)槿绱?，?yīng)用涉及電信、通訊、工業(yè)、民用產(chǎn)品、軍事、醫(yī)療設(shè)備等多個(gè)領(lǐng)域。
[0003]齊納二極管擊穿電壓較低(10V以內(nèi))，高魯棒性的齊納二極管需要較大的結(jié)面積才能實(shí)現(xiàn)，而結(jié)面積的增大直接導(dǎo)致電容過大，用于高速接口時(shí)會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)完整性受到威脅，解決這個(gè)問題的辦法是釆用控向二極管與齊納二極管的串聯(lián)起到降低電容的作用?，F(xiàn)有的TVS器件的一種是將齊納二極管植入芯片體內(nèi)，采用埋層和外延工藝，但是成本較高；另一種TVS器件則是采用CMOS工藝將二極管均分布在芯片表面，但是占用面積大，ESD魯棒性差，寄生電容大。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有產(chǎn)品中不足，提供一種ESD魯棒性高、器件集成度高、芯片面積小、成本低的CMOS工藝的TVS器件。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0006]本實(shí)用新型的一種基于CMOS工藝的TVS器件，包括襯底，襯底上設(shè)有N阱區(qū)，N阱區(qū)上設(shè)有N1+有源注入?yún)^(qū)、P1+有源注入?yún)^(qū)、N2+有源注入?yún)^(qū)、ZP有源注入?yún)^(qū)，N1+有源注入?yún)^(qū)、P1+有源注入?yún)^(qū)、N2+有源注入?yún)^(qū)、ZP有源注入?yún)^(qū)依次從左到右排列，ZP有源注入?yún)^(qū)上設(shè)有N3+有源注入?yún)^(qū)、P23+有源注入?yún)^(qū)，N1+有源注入?yún)^(qū)與P1+有源注入?yún)^(qū)之間設(shè)有場(chǎng)氧區(qū)a，Pl+有源注入?yún)^(qū)與N2+有源注入?yún)^(qū)之間設(shè)有場(chǎng)氧區(qū)b，N2+有源注入?yún)^(qū)與N3+有源注入?yún)^(qū)之間設(shè)有場(chǎng)氧區(qū)c，N3+有源注入?yún)^(qū)與P23+有源注入?yún)^(qū)之間設(shè)有場(chǎng)氧區(qū)d，P1+有源注入?yún)^(qū)連接N2+有源注入?yún)^(qū)，P1+有源注入?yún)^(qū)和N2+有源注入?yún)^(qū)都連接至輸入或輸出1/0端，N1+有源注入?yún)^(qū)連接N3+有源注入?yún)^(qū)，N1+有源注入?yún)^(qū)和N3+有源注入?yún)^(qū)都連接至電源VDD端，P23+有源注入?yún)^(qū)連接GND端。
[0007]本實(shí)用新型的N1+有源注入?yún)^(qū)、P1+有源注入?yún)^(qū)之間構(gòu)成二極管D1，N2+有源注入?yún)^(qū)與P23+有源注入?yún)^(qū)之間形成二極管D2，N3+有源注入?yún)^(qū)與ZP有源注入?yún)^(qū)之間形成穩(wěn)壓二極管Q。
[0008]本實(shí)用新型的場(chǎng)氧區(qū)a位于N阱區(qū)上，場(chǎng)氧區(qū)b的一部分位于位于襯底上，場(chǎng)氧區(qū)b的另一部分位于N阱區(qū)上，場(chǎng)氧區(qū)c的一部分位于N阱區(qū)上，場(chǎng)氧區(qū)c的另一部分位于ZP有源注入?yún)^(qū)上，場(chǎng)氧區(qū)d位于ZP有源注入?yún)^(qū)上。
[0009]本實(shí)用新型的有益效果如下:本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，ESD魯棒性高，器件集成度高，芯片面積小，寄生電容小。
【附圖說明】
[0010]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)剖面示意圖；
[0011]圖2為本實(shí)用新型的等效電路原理示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合說明書附圖對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步說明:
[0013]如圖1、圖2所示，一種基于CMOS工藝的TVS器件，包括襯底1，襯底1上設(shè)有N阱區(qū)2，N阱區(qū)2上設(shè)有N1+有源注入?yún)^(qū)4、P1+有源注入?yún)^(qū)5、N2+有源注入?yún)^(qū)6、ZP有源注入?yún)^(qū)3，N1+有源注入?yún)^(qū)4、P1+有源注入?yún)^(qū)5、N2+有源注入?yún)^(qū)6、ZP有源注入?yún)^(qū)3依次從左到右排列，ZP有源注入?yún)^(qū)3上設(shè)有N3+有源注入?yún)^(qū)7、P23+有源注入?yún)^(qū)8，N1+有源注入?yún)^(qū)4與P1+有源注入?yún)^(qū)5之間設(shè)有場(chǎng)氧區(qū)all，Pl+有源注入?yún)^(qū)5與N2+有源注入?yún)^(qū)6之間設(shè)有場(chǎng)氧區(qū)bl3，N2+有源注入?yún)^(qū)6與N3+有源注入?yún)^(qū)7之間設(shè)有場(chǎng)氧區(qū)cl2，N3+有源注入?yún)^(qū)7與P23+有源注入?yún)^(qū)8之間設(shè)有場(chǎng)氧區(qū)dl4，P1+有源注入?yún)^(qū)5連接N2+有源注入?yún)^(qū)6，P1+有源注入?yún)^(qū)5和N2+有源注入?yún)^(qū)6都連接至輸入或輸出I/O端，N1+有源注入?yún)^(qū)4連接N3+有源注入?yún)^(qū)7，N1+有源注入?yún)^(qū)4和N3+有源注入?yún)^(qū)7都連接至電源VDD端，P23+有源注入?yún)^(qū)8連接GND端。
[0014]如圖1、圖2所示，N1+有源注入?yún)^(qū)4、P1+有源注入?yún)^(qū)5之間構(gòu)成二極管D1，N2+有源注入?yún)^(qū)6與P23+有源注入?yún)^(qū)8之間形成二極管D2，N3+有源注入?yún)^(qū)7與ZP有源注入?yún)^(qū)3之間形成穩(wěn)壓二極管Q。
[0015]本實(shí)用新型的場(chǎng)氧區(qū)all位于N阱區(qū)2上，場(chǎng)氧區(qū)bl3的一部分位于襯底1上，場(chǎng)氧區(qū)bl3的另一部分位于N阱區(qū)2上，場(chǎng)氧區(qū)cl2的一部分位于N阱區(qū)2上，場(chǎng)氧區(qū)cl2的另一部分位于ZP有源注入?yún)^(qū)3上，場(chǎng)氧區(qū)dl4位于ZP有源注入?yún)^(qū)3上。
[0016]目前對(duì)于高速接口、顯示屏等系統(tǒng)級(jí)的ESD防護(hù)，主要是使用TVS(TransientVoltage Suppresser瞬態(tài)電壓抑制器)技術(shù)。USB3.0的傳輸速度達(dá)到700M比特率，為了保證數(shù)據(jù)完整性，接口處ESD防護(hù)對(duì)電容的要求極其嚴(yán)格；大屏幕液晶顯示器的行驅(qū)動(dòng)和列驅(qū)動(dòng)芯片有數(shù)百個(gè)引腳，每個(gè)引腳都存在ESD風(fēng)險(xiǎn)。
[0017]本實(shí)用新型可實(shí)現(xiàn)VDD到GND的防護(hù)(路徑1)、I/O到GND的防護(hù)(路徑2)。當(dāng)ESD來臨時(shí)，以路徑2為例，ESD電流從瞬態(tài)電壓抑制器的另一端即輸入或輸出I/O端流入，首先流過二極管D1，再經(jīng)過穩(wěn)壓二極管Q，流向地端GND ;最終輸入輸出端的電壓被鉗位在V = VD1+VQ，其中:VD1表示二極管D1的正向壓降，約為0.6?0.7V左右，VQ表示穩(wěn)壓二極管Q的反向擊穿電壓，通過控制ZP有源注入層和N+有源注入層的濃度可以得到不同應(yīng)用范圍的電壓值，通?？刂圃??8V之間，因此，輸入輸出端的電壓被鉗制在安全電壓范圍內(nèi)，起到了保護(hù)作用。
[0018]本實(shí)用新型層次簡(jiǎn)單，與CMOS工藝兼容，容易控制實(shí)現(xiàn)；同時(shí)，將二極管D2移植到器件體內(nèi)，大幅度地提高了器件集成度和減小了芯片面積，增強(qiáng)了器件ESD能力，降低了生產(chǎn)成本。
[0019]本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，ESD魯棒性高，器件集成度高，芯片面積小，寄生電容小。
[0020]需要注意的是，以上列舉的僅是本實(shí)用新型的一種具體實(shí)施例。顯然，本實(shí)用新型不限于以上實(shí)施例，還可以有許多變形。
[0021]總之，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本實(shí)用新型公開的內(nèi)容直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)認(rèn)為是本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于CMOS工藝的TVS器件，其特征在于，包括襯底(1)，所述襯底(1)上設(shè)有N阱區(qū)(2)，所述N阱區(qū)(2)上設(shè)有N1+有源注入?yún)^(qū)(4)、P1+有源注入?yún)^(qū)(5)、N2+有源注入?yún)^(qū)(6)、ZP有源注入?yún)^(qū)(3)，所述N1+有源注入?yún)^(qū)(4)、P1+有源注入?yún)^(qū)(5)、N2+有源注入?yún)^(qū)(6)、ZP有源注入?yún)^(qū)(3)依次從左到右排列，所述ZP有源注入?yún)^(qū)(3)上設(shè)有N3+有源注入?yún)^(qū)(7)、P23+有源注入?yún)^(qū)(8)，所述N1+有源注入?yún)^(qū)(4)與P1+有源注入?yún)^(qū)(5)之間設(shè)有場(chǎng)氧區(qū)a(ll)，所述P1+有源注入?yún)^(qū)(5)與N2+有源注入?yún)^(qū)(6)之間設(shè)有場(chǎng)氧區(qū)b (13)，所述N2+有源注入?yún)^(qū)(6)與N3+有源注入?yún)^(qū)(7)之間設(shè)有場(chǎng)氧區(qū)c (12)，所述N3+有源注入?yún)^(qū)(7)與P23+有源注入?yún)^(qū)⑶之間設(shè)有場(chǎng)氧區(qū)d(14)，所述P1+有源注入?yún)^(qū)(5)連接N2+有源注入?yún)^(qū)￠)，所述P1+有源注入?yún)^(qū)(5)和N2+有源注入?yún)^(qū)(6)都連接至輸入或輸出I/O端，所述N1+有源注入?yún)^(qū)(4)連接N3+有源注入?yún)^(qū)(7)，所述N1+有源注入?yún)^(qū)(4)和N3+有源注入?yún)^(qū)(7)都連接至電源VDD端，所述P23+有源注入?yún)^(qū)⑶連接GND端。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于CMOS工藝的TVS器件，其特征在于，所述N1+有源注入?yún)^(qū)(4)、P1+有源注入?yún)^(qū)(5)之間構(gòu)成二極管D1，所述N2+有源注入?yún)^(qū)(6)與P23+有源注入?yún)^(qū)(8)之間形成二極管D2，所述N3+有源注入?yún)^(qū)(7)與ZP有源注入?yún)^(qū)(3)之間形成穩(wěn)壓二極管Q。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于CMOS工藝的TVS器件，其特征在于，所述場(chǎng)氧區(qū)a(11)位于N阱區(qū)(2)上，所述場(chǎng)氧區(qū)b (13)的一部分位于位于襯底(1)上，所述場(chǎng)氧區(qū)b (13)的另一部分位于N阱區(qū)(2)上，所述場(chǎng)氧區(qū)c的(12) —部分位于N阱區(qū)(2)上，所述場(chǎng)氧區(qū)c (12)的另一部分位于ZP有源注入?yún)^(qū)(3)上，所述場(chǎng)氧區(qū)d(14)位于ZP有源注入?yún)^(qū)(3)上。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開基于CMOS工藝的TVS器件，包括襯底，襯底上設(shè)有N阱區(qū)，N阱區(qū)上設(shè)有N1+有源注入?yún)^(qū)、P1+有源注入?yún)^(qū)、N2+有源注入?yún)^(qū)、ZP有源注入?yún)^(qū)，N1+有源注入?yún)^(qū)、P1+有源注入?yún)^(qū)、N2+有源注入?yún)^(qū)、ZP有源注入?yún)^(qū)依次從左到右排列，ZP有源注入?yún)^(qū)上設(shè)有N3+有源注入?yún)^(qū)、P23+有源注入?yún)^(qū)，P1+有源注入?yún)^(qū)連接N2+有源注入?yún)^(qū)，P1+有源注入?yún)^(qū)和N2+有源注入?yún)^(qū)都連接至輸入或輸出I/O端，N1+有源注入?yún)^(qū)連接N3+有源注入?yún)^(qū)，N1+有源注入?yún)^(qū)和N3+有源注入?yún)^(qū)都連接至電源VDD端，P23+有源注入?yún)^(qū)連接GND端。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，ESD魯棒性高，器件集成度高，芯片面積小，寄生電容小。
【IPC分類】H01L27/02
【公開號(hào)】CN205039152
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520847782
【發(fā)明人】高秀秀, 陳利, 張軍亮, 姜帆, 高耿輝
【申請(qǐng)人】廈門元順微電子技術(shù)有限公司, 大連連順電子有限公司, 友順科技股份有限公司
【公開日】2016年2月17日
【申請(qǐng)日】2015年10月29日