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申请/专利权人：力特有限公司

摘要：一种瞬态电压抑制TVS装置可以包括形成在衬底中的衬底基底，所述衬底基底包括第一导电类型的半导体。所述TVS装置还可以包括外延层，所述外延层包括第一厚度，并且在所述衬底的第一例上设置在所述衬底基底上。所述外延层可以包括：第一外延部分，所述第一外延部分包括所述第一厚度，并且是由第二导电类型的半导体形成；以及第二外延部分，所述第二外延部分包括上部区，所述上部区形成为具有所述第二导电类型，并且具有小于所述第一厚度的第二厚度。埋置扩散区可以设置在所述第二外延区中的所述外延层的下部部分中，所述埋置扩散区是由所述第一导电类型的半导体形成，其中所述第一部分与所述第二部分的所述上部区电隔离。

主权项：1.一种瞬态电压抑制TVS装置，所述装置包括：形成在衬底中的衬底基底，所述衬底基底包括第一导电类型的半导体；以及外延层，所述外延层包括第一厚度，并且在所述衬底的第一侧上设置在所述衬底基底上，所述外延层还包括：第一外延部分，所述第一外延部分包括所述第一厚度，并且是由第二导电类型的半导体形成；第二外延部分，所述第二外延部分包括上部区，所述上部区形成为具有所述第二导电类型，并且具有小于所述第一厚度的第二厚度，其中埋置扩散区设置在所述第二外延部分中的所述外延层的下部部分中，所述埋置扩散区是由所述第一导电类型的半导体形成，并且其中所述第一外延部分与所述第二外延部分的所述上部区电隔离，其中所述第一外延部分形成第一二极管，其中所述第二外延部分形成第二二极管，并且其中所述第一二极管与所述第二二极管的击穿电压或击穿电压与功率容量的组合不同，其中所述第一二极管包括300V或更大的击穿电压，并且其中所述第二二极管包括100V或更小的击穿电压。

全文数据：不对称瞬态电压抑制器装置以及形成方法技术领域实施方案涉及电路保护装置领域，包括熔丝装置。相关技术的论述例如瞬态电压抑制器TVS装置的半导体装置可以被制造为单向装置或双向装置。在双向装置的情况下，第一装置可以制造在半导体管芯芯片的第一侧上，而第二装置可以制造在半导体管芯的第二侧上。双向装置可以包括第一装置与第二装置相同的对称装置，以及第一装置与第二装置特性不同的非对称装置。虽然这种双向装置在独立设计半导体管芯的不同侧上的不同装置的电特性方面提供了一些灵活性，但这种装置的封装可能相对复杂。关于这些和其它考虑，提供了本公开。发明内容示例性实施方案涉及改进的TVS装置和用于形成TVS装置的技术。在一个实施方案中，一种瞬态电压抑制TVS装置可以包括：形成在衬底中的衬底基底，所述衬底基底包括第一导电类型的半导体；以及外延层，所述外延层包括第一厚度，并且在所述衬底的第一例上设置在所述衬底基底上。所述外延层可以包括：第一外延部分，所述第一外延部分包括所述第一厚度，并且是由第二导电类型的半导体形成；以及第二外延部分，所述第二外延部分包括上部区，所述上部区形成为具有所述第二导电类型，并且具有小于所述第一厚度的第二厚度。埋置扩散区可以设置在所述第二外延区中的所述外延层的下部部分中，所述埋置扩散区是由所述第一导电类型的半导体形成，其中所述第一部分与所述第二部分的所述上部区电隔离。在另一实施方案中，一种瞬态电压抑制TVS装置组件可以包括：TVS装置，其中所述TVS装置包括形成在衬底中的衬底基底。所述衬底基底可以包括：第一导电类型的半导体；外延层，所述外延层包括第一厚度，并且在所述衬底的第一例上设置在所述衬底基底上。所述外延层还可以包括：第一外延部分，所述第一外延部分包括所述第一厚度，并且是由第二导电类型的半导体形成；第二外延部分，所述第二外延部分包括上部区，所述上部区形成为具有所述第二导电类型，并且具有小于所述第一厚度的第二厚度，其中埋置扩散区设置在所述第二外延区中的所述外延层的下部区中，所述埋置扩散区是由所述第一导电类型的半导体形成。所述TVS装置组件还可以包括引线框架，所述引线框架在所述衬底的所述第一侧上联接至所述TVS装置。在另一实施方案中，一种方法可以包括：提供具有第一导电类型的基层的衬底；以及在所述基层上形成第二导电类型的外延层，其中所述外延层设置在所述衬底的第一例上，并且具有第一厚度。所述方法还可以包括：在所述外延层内形成第一外延部分和第二外延部分，其中所述第一外延部分与所述第二外延部分电隔离。所述方法可以包括：在所述第二外延部分中形成埋置扩散区，所述埋置扩散区至少延伸至所述外延层与所述衬底基底之间的界面，其中所述埋置扩散区包括所述第一导电类型，其中所述埋置扩散区限定所述第二外延部分的上部区，所述上部区包括所述第二导电类型，并且具有小于所述第一厚度的第二厚度。附图说明图1示出了根据本公开的实施方案的TVS装置；图2示出了根据本公开的其它实施方案的TVS装置组件；以及图3描绘了根据本公开的实施方案的示例性处理流程。具体实施方式现在将在下文中参考附图更全面地描述本发明的实施方案，附图中示出了示例性实施方案。所述实施方案不应被解释为限于本文阐述的实施方案。相反，提供这些实施方案是为了使本公开彻底和完整，并且将其范围完全传达给本领域技术人员。在附图中，相同的标号始终指代相同元件。在以下描述和或权利要求中，术语“在...上”、“上覆”、“设置在...上”和“在...上方”可能用在以下描述和权利要求中。“在...上”、“上覆”、“设置在...上”和“在...上方”可以用于指示两个或更多个元件彼此直接物理接触。此外，术语“在...上”、“上覆”、“设置在...上”和“在...上方”可以表示两个或更多个元件彼此不直接接触。举例来说，“在...上方”可以表示一个元件在另一元件上方而不彼此接触，并且可以在两个元件之间具有另一元件。在各种实施方案中，提供了用于形成双向TVS装置的新颖装置结构和技术。图1示出了根据本公开的实施方案的TVS装置100。TVS装置100可以包括形成在衬底101中的衬底基底102。衬底基底102可以由第一导电类型的半导体形成，例如P型半导体。如图所示，TVS装置100还可以包括在衬底101的第一侧图1中的顶侧上设置在衬底基底102上的外延层104。外延层104可以由第二导电类型的半导体形成。举例来说，当衬底基底102是P型硅时，外延层可以是N型硅。举例来说，当衬底基底102是N型硅时，外延层可以是P型硅。由此，可以在衬底基底102与外延层104之间的界面124处形成PN结。外延层104还可以包括第一外延部分106和第二外延部分108。如图所示，第一外延部分106和第二外延部分108设置在衬底101的第一例上。第一外延部分106与第二外延部分108借助于隔离结构110而电隔离。如图所示，隔离结构110从衬底101的第一例的表面延伸至衬底基底102中。隔离结构110可以按已知方式形成，例如使用沟槽绝缘体。由此，第一外延部分106结合衬底基底102形成第一二极管118。由此，第二外延部分108结合衬底基底102形成第二二极管120。根据本公开的各种实施方案，第一二极管118与第二二极管120的击穿电压或击穿电压与功率容量的组合不同。举例来说，如下所述，借助于外延层104的第二外延部分108的上部区132与第一外延部分106相比具有相对较小的厚度，第二外延部分108的击穿电压与第一外延部分106的击穿电压相比可以较低。举例来说，第一外延部分106的第一层厚度在一些实施方案中可以在20μm与80μm之间，而对于第一外延部分106的给定的第一层厚度，上部区132的厚度可以小于所述给定的第一层厚度。如图1中进一步所示，形成在衬底101内的第一二极管118和第二二极管120以阳极对阳极配置电串联地布置。第一二极管118和第二二极管120的相应阴极可以分别经由形成在衬底101的第一例上的触点114和触点116电接触。由此，TVS装置100可以形成不对称的单面双向装置，其中两个二极管皆形成在衬底101的同一例上。可以通过调整第一外延部分106的第一层厚度与第二外延部分108的第二层厚度相比的相对厚度来布置第一二极管118与第二二极管120之间的电压不对称程度。举例来说，在各种实施方案中，外延层104最初形成为衬底基底102上的毯覆层，因此第一导电性的掺杂剂的掺杂剂含量在外延层104中在X-Y平面内的不同区中例如在第一外延部分106与第二外延部分108中是相同的。在第一外延部分106可以保持不变的情况下，在初始形成具有均匀厚度的外延层104之后，外延层104的第二外延部分108可以按如下方式加以选择性处理：减小外延层104的具有第一导电类型第二外延部分108的掺杂剂的部分的厚度。明确地说，埋置扩散区112可以形成在衬底基底102与外延层104之间的区中。在各种实施方案中，埋置扩散区112可以按不同工艺形成。在一个示例中，埋置扩散区112可以通过以适当的离子能量和离子剂量的离子植入形成。与具有第一导电类型的第一外延部分106的厚度相比，埋置扩散区112的存在有效地减小了第二外延部分108的具有第一导电类型的部分的厚度。在外延层104是n掺杂的情况下，通过在第二外延区108中的外延层104的下部部分中放置p型掺杂区埋置扩散区112，具有n型导电性的外延层104的厚度减小。明确地说，PN结的位置从衬底基底102与外延层104见第一外延部分106的界面124移位至外延层104与埋置扩散区112之间的界面示出为界面126。换句话说，如图1所示的第二外延部分108包括形成为具有第二导电类型的上部区132以及借助于形成埋置扩散区112而形成为具有第一导电类型的下部区134。明确地说，埋置扩散区112可以包括具有p掺杂剂浓度的p掺杂剂，其中外延层104包括具有n掺杂剂浓度的n掺杂剂，其中p掺杂剂浓度大于n掺杂剂浓度。换句话说，埋置扩散区112可以是外延层104内的反掺杂区，其中，借助于掺杂剂浓度超过外延层104的原始n掺杂剂浓度，反掺杂区展现p型导电性。当然，埋置扩散区112在与衬底基底102重叠的程度上可局部地增大衬底基底102的p浓度。在各种实施方案中，埋置扩散区112可以比衬底基底102更重地掺杂。换句话说，埋置扩散区112可以包括第一掺杂剂浓度水平，其中衬底基底102包括小于第一掺杂剂浓度水平的第二掺杂剂浓度水平。在一些示例中，根据本公开的不同实施方案，第一二极管118可以展现远大于第二二极管120的击穿电压的击穿电压。举例来说，第一二极管可以展现300V或更大的击穿电压，并且第二二极管120可以展现100V或更小的击穿电压。可以通过调整外延层104的厚度、外延层104的掺杂剂浓度、埋置扩散区112中的掺杂剂浓度和其它因素来调整第一二极管118和第二二极管120的绝对击穿电压，以及击穿电压不对称程度第一二极管118与第二二极管120之间的击穿电压差。举例来说，如果第一二极管118形成为具有60μm的第一层厚度和600V的击穿电压，则可以通过利用在第二外延部分108中形成30μm的埋置扩散区112设置上部区132的厚度来形成第二二极管120，以得出远小于600V的击穿电压。在额外实施方案中，第一二极管118与第二二极管120的功率容量可以设置为彼此不同。可以通过调整衬底101的平面所示的笛卡尔坐标系的X-Y平面内的第一外延部分106和第二外延层108的面积来调整功率容量。根据本领域已知的技术，可以通过形成不同大小的掩模来调整面积，以限定第一外延部分106和第二外延部分108。举例来说，第一二极管118可以展现700W或更大的功率容量，并且第二二极管可以展现500W或更小的功率容量。实施方案不限于此上下文对于不对称装置，图1的设计的优点在于，引线框架可以仅附接至衬底101的一例，以便接触不同的二极管。图2示出了TVS装置组件150。TVS装置组件150可以包括TVS装置100和引线框架160，其中引线框架160接触TVS装置100的第一表面，即图1的上表面。在此示例中，引线框架160可以包括第一部分162，其中第一部分162连接至TVS装置100的第一外延部分106，并且可以包括第二部分164，所述第二部分联接至TVS装置100的第二外延部分108。在图2的示例中，TVS组件包括壳体170，所述壳体可以是模制封装。引线框架160可以通过焊接或其它接合方法方便地附接至TVS装置100。图3描绘了根据本公开的实施方案的示例性处理流程300。在框302处，提供衬底，其中所述衬底包括第一导电类型的基层。所述衬底可以是例如p型硅衬底，其中基层表示衬底本身。在框304处，在基层上形成第二导电类型的外延层，其中所述外延层设置在衬底的第一侧上。由此，当衬底基底为p型硅时，外延层可以是n型硅。可以根据已知的沉积方法形成外延层。外延层中的掺杂剂浓度和外延层的层厚度可以根据待在衬底中形成的二极管的电特性来加以设计。在各种实施方案中，外延层的层厚度可以在20μm至80μm的范围内。实施方案不限于此上下文。在框306处，在外延层内形成第一外延部分和第二外延部分，其中所述第一外延部分与所述第二外延部分电隔离。可以通过根据已知技术产生隔离结构来形成第一外延部分和第二外延部分，其中所述隔离结构延伸穿过整个外延层。在框308处，在第二外延部分内形成埋置扩散区，其中第一二极管与第二二极管的击穿电压不同。明确地说，埋置扩散区可以形成为具有第一掺杂剂类型，而包括第二外延部分的外延层形成为具有第二掺杂剂类型。埋置扩散区可以至少延伸至衬底基底与外延层之间的界面，并且可以在第二外延部分内延伸，而不延伸至第二外延部分的上表面。以此方式，埋置扩散区可以用于将PN结的位置从衬底基底与外延层的界面移位至外延层与埋置扩散区的上表面之间的界面。这种移位减小了二极管阴极侧上的第一导电类型的半导体层的厚度，其中减小的厚度可以相应地减小击穿电压。尽管已经参考某些实施方案公开了本发明的实施方案，但在不脱离如所附权利要求中限定的本公开的广度和范围的情况下，对所描述的实施方案的多种修改、变更和改变是可能的。因此，本发明的实施方案不限于所描述的实施方案，并且可以具有由所附权利要求的语言及其等效物限定的全部范围。

权利要求：1.一种瞬态电压抑制TVS装置，所述装置包括：形成在衬底中的衬底基底，所述衬底基底包括第一导电类型的半导体；以及外延层，所述外延层包括第一厚度，并且在所述衬底的第一例上设置在所述衬底基底上，所述外延层还包括：第一外延部分，所述第一外延部分包括所述第一厚度，并且是由第二导电类型的半导体形成；第二外延部分，所述第二外延部分包括上部区，所述上部区形成为具有所述第二导电类型，并且具有小于所述第一厚度的第二厚度，其中埋置扩散区设置在所述第二外延区中的所述外延层的下部部分中，所述埋置扩散区是由所述第一导电类型的半导体形成，并且其中所述第一部分与所述第二部分的所述上部区电隔离。2.如权利要求1所述的TVS装置，其中所述第一部分形成第一二极管，其中所述第二部分形成第二二极管，并且其中所述第一二极管与所述第二二极管的击穿电压或击穿电压与功率容量的组合不同。3.如权利要求2所述的TVS装置，其中所述第一二极管与所述第二二极管以电串联阳极对阳极方式布置。4.如权利要求1所述的TVS装置，其中所述第一厚度在20μm至80μm之间。5.如权利要求1所述的TVS装置，其中所述埋置扩散区延伸至所述衬底基底中。6.如权利要求1所述的TVS装置，其中所述埋置扩散区包括第一掺杂剂浓度水平，并且其中所述衬底基底包括小于所述第一掺杂剂浓度的第二掺杂剂浓度。7.如权利要求1所述的TVS装置，其中所述埋置扩散区包括具有p掺杂剂浓度的p掺杂剂，其中所述外延层包括具有n掺杂剂浓度的n掺杂剂，其中所述p掺杂剂浓度大于所述n掺杂剂浓度，其中所述埋置扩散区包括在所述外延层内的反掺杂区，所述反掺杂区包括p型导电性。8.如权利要求2所述的TVS装置，其中所述第一二极管包括300V或更大的击穿电压，并且其中所述第二二极管包括100V或更小的击穿电压。9.如权利要求2所述的TVS装置，其中所述第一二极管包括700W或更大的功率容量，并且其中所述第二二极管包括500W或更小的功率容量。10.一种瞬态电压抑制TVS装置组件，所述装置组件包括：TVS装置，所述TVS装置包括：形成在衬底中的衬底基底，所述衬底基底包括第一导电类型的半导体；外延层，所述外延层包括第一厚度，并且在所述衬底的第一例上设置在所述衬底基底上，所述外延层还包括：第一外延部分，所述第一外延部分包括第一厚度，并且是由第二导电类型的半导体形成；第二外延部分，所述第二外延部分包括上部区，所述上部区形成为具有所述第二导电类型，并且具有小于所述第一厚度的第二厚度，其中埋置扩散区设置在所述第二外延区中的所述外延层的下部区中，所述埋置扩散区是由所述第一导电类型的半导体形成；以及引线框架，所述引线框架在所述衬底的所述第一侧上联接至所述TVS装置。11.如权利要求10所述的TVS装置组件，其中所述引线框架仅设置在所述TVS装置的所述第一侧上。12.如权利要求10所述的TVS装置组件，其中所述第一外延部分与所述第二部分电隔离。13.如权利要求10所述的TVS装置组件，其中所述第一外延部分形成第一二极管，其中所述第二外延部分形成第二二极管，并且其中所述第一二极管与所述第二二极管的击穿电压不同。14.如权利要求13所述的TVS装置组件，其中所述第一二极管与所述第二二极管以电串联阳极对阳极方式布置。15.一种方法，所述方法包括：提供具有第一导电类型的基层的衬底；在所述基层上形成第二导电类型的外延层，其中所述外延层设置在所述衬底的第一侧上，并且具有第一厚度；在所述外延层内形成第一外延部分和第二外延部分，其中所述第一外延部分与所述第二外延部分电隔离；以及在所述第二外延部分中形成埋置扩散区，所述埋置扩散区至少延伸至所述外延层与所述衬底基底之间的界面，其中所述埋置扩散区包括所述第一导电类型，其中所述埋置扩散区限定所述第二外延部分的上部区，所述上部区包括所述第二导电类型，并且具有小于所述第一厚度的第二厚度。16.如权利要求15所述的方法，其中通过离子植入形成所述埋置扩散区。17.如权利要求15所述的方法，其中所述埋置扩散区包括具有p掺杂剂浓度的p掺杂剂，其中所述外延层包括具有n掺杂剂浓度的n掺杂剂，其中所述p掺杂剂浓度大于所述n掺杂剂浓度，其中所述埋置扩散区包括在所述外延层内的反掺杂区，所述反掺杂区包括p型导电性。18.如权利要求15所述的方法，所述方法还包括将引线框架邻接至所述衬底，其中所述引线框架仅设置在所述衬底的所述第一侧上。

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