低電容TVS用常壓外延工藝研究

仲張峰，尤曉杰，王銀海，鄧雪華，魏建宇，楊 帆

（南京國盛電子有限公司，南京 211111）

1 引言

瞬態電壓抑制器（TVS）是一種用于電壓瞬變和浪涌防護的半導體器件，它能在皮秒級的時間內吸收高達數千瓦的浪涌功率，有效保護電子線路中的精密元器件。對于高頻電路的保護，則需要低電容或者超低電容TVS，以減少寄生電容對電路的干擾，降低高頻電路信號的衰減。

低電容TVS通過低擊穿電壓的雪崩二極管與低電容的導引二極管（PIN或NIP）組合而成。因為低擊穿電壓的雪崩二極管的摻雜濃度很高，而PIN或NIP二極管中的I層摻雜濃度很低，此結構需要在重摻襯底上生長高阻外延層來實現。其中襯底電阻率越低，雪崩二極管反向擊穿電壓越低，被保護電路兩端所能箝住的電壓越小，浪涌抑制能力也就越好；外延層電阻率越高，電容越低，高頻電路信號的衰減越小[1]。

外延生長是指在單晶襯底的表面上，利用二維結構相似性成核的原理，沿著原來的結晶軸方向，生長特定電阻率和厚度單晶層的工藝。埋層外延是指在制有特定光刻圖形的襯底上進行的外延，其外延溫度越高，圖形漂移量越小，但相應襯底雜質揮發越多。而理想的低電容TVS器件要求重摻襯底和高阻外延層摻雜濃度差達到5個數量級，為了有效控制高阻層的電阻率，需要將襯底雜質揮發比控制到萬分之一以下。埋層襯底的高溫外延以及外延、襯底的超高濃度差對外延工藝中自摻雜的抑制提出了更高的要求[2]。……