一种TVS二极管PN结结构的制作方法

本实用新型涉及一种大功率TVS二极管，特别是涉及在消费类电子产品中广泛应用的一种大功率TVS二极管PN结结构。

背景技术：

当前消费类电子产品中广泛使用单向大功率TVS二极管用于电源以及电源管理IC的大浪涌保护。与双向大功率TVS二极管工艺相比，单向大功率TVS在应用中有更好的负脉冲钳制作用。

当前单向大功率TVS二极管实现方式有以下几种：

1.采用增大PN结面积方式，该工艺作为传统的平面工艺，直接的做法就是增加二极管的有源区(掺杂区域)面积。面积越大、有效PN结面积越大。

2.有源区面积不变的前提下，增加PN结深度也是一种常用的方式。PN结越深，PN结的侧面积越多。

以上的两种方式都存在明显的缺陷：

1.增加有源区面积，带来的效果就是TVS二极管芯片的尺寸增加。最终导致成品管的尺寸增加，应用方面带来问题。特别是我们面对的是板上空间有限的消费类电子产品。通常客户对于最终的产品尺寸是有严格限制的。

2.增加PN结深度，通常的做法是通过1200C甚至是1250C的高温，长时间推进实现深结深的要求。结深通常可以做到10um，甚至更深。但是带来第一个问题是对加工设备要求高，第二个问题是温度高时间长带来成本的成倍增加，第三个问题是推进深度深了之后导致芯片表面的载流子浓度下降，对产品性能带来影响。

技术实现要素：

本实用新型的目的就在于克服现有两种技术的缺陷，提供一种大功率TVS二极管，在有限的产品面积内，现有的结深条件下，尽可能的提升产品的浪涌功率，降低产品的箝位电压。

本实用新型是通过如下的技术方案来实现的：

一种TVS二极管PN结结构，其特征在于，在所述TVS二极管的有源区内、PN结深度方向上设置有空隙，空隙的深度与PN结深度相同。

所述空隙的尺寸原则是要结合结深以及掺杂杂质的横向扩展距离，要保证在热推进之后空隙仍然存在，这样才能有效的增加结面积。

所述空隙的摆布必须要保证最外侧的掺杂区域的宽度，其他的可以自由决定空隙的形状和位置。

以上是本实用新型的关键点，此外，接触孔的版必须同样作调整，保证所有的接触孔都是直接接触掺杂区域的；钝化层的PAD位置尽量在中心位置。

上述结构可以在不改变产品尺寸和工艺条件增加浪涌功率，使得产品的PN结面积明显增加。

本实用新型最明显的优势就是基于现有的工艺平台，不需要额外的投入，工艺复杂程度没有增加，性能又可以明显提升。从结构分析，产品从原有的有源区表面工作变为有源区内部增加了工作面积。通常期间失效部分原因是由于大浪涌冲击，PN结温度升高，进而PN结崩溃造成产品失效。该设计可以将原集中的发热区域分散，有效地提升产品性能。经过详细的计算，实际增加的功率值能够达到20％以上。

附图说明

图1是传统工艺的PN结结构。

图2是本实用新型实施例1的PN结结构。

图3是本实用新型实施例2的PN结结构。

图4是本实用新型实施例3的PN结结构。

具体实施方式

下面结合附图给出本实用新型较佳实施例，以详细说明本实用新型的技术方案。

如图1所示是传统工艺的PN结结构，灰色区域为有源区1的底面，即掺杂区域，PN结的有效结面积主要是有源区的底面面积加上侧面棉结(结深*有源区底面的周长)。如果想增加其功率一般也是从这两个面积上增加。

实施例1：

如图2是本实用新型的PN结结构，通过在原有源区100内增加一些深度与PN结深度相同的空隙110，达到增加结面积的结果。由于增加了空隙，降低了结的底面积，但是增加的结面积为(空隙在有源区底面上的周长*结深度)，所以实际增加的结面积远远大于减少的结面积。

本实施例采用简单的直接增加长条形间隙，实际上根据工艺和设计需要，可以使用多种空隙的布局。

实施例2

本实施例与实施例1不同之处在于空隙采用圆圈形。

实施例3

本实施例与实施例1不同之处在于空隙采用蛇形。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。