本发明属于半导体防护器件技术领域，具体涉及到一种低电容功率TVS器件及其制造方法。
背景技术：
TVS器件是一种钳位型过压保护器件，能以ns的响应速度将浪涌电压钳位在特定的电平，使后端被保护线路免受过压损坏。TVS器件分为功率TVS器件和低电容TVS器件，一般来说，功率TVS器件能承受10/1000μs波形下高达数百安培的浪涌电流IPP，浪涌功率(10/1000μs)可以达到数kW，但通常其电容也高达数nF；而低电容TVS器件仅能承受几十安培8/20μs波形下的浪涌电流，功率仅能达到几百瓦(8/20μs)，但其优点在于电容可以低至1pF以下。随着电子产品的不断发展，对TVS保护器件的要求也不断提高，在应用上希望TVS器件的浪涌功率尽可能高但电容值尽可能低，尤其是在电容参数方面，因为电容越大，对高工作频率电路的影响越大，会导致传输信号失真，有时甚至能严重影响电路的功能。因此现在很多生产厂家都在研发低电容功率TVS保护器件。
为了降低功率TVS的电容，常规的方法是将TVS二极管和低电容二极管串联在一起，这样整个器件的电容取决于低电容二极管，电容得以大大降低，典型的产品为SAC和LCE系列低电容功率TVS。但这种构造存在一个问题，它是将通常面积很大的功率TVS二极管和面积很小的低电容二极管串联封装在轴向管壳中，封装十分复杂，工艺一致性差，产品的封装良率很低。
技术实现要素：
本发明提供的一种低电容功率TVS器件及其制造方法，目的在于降低TVS器件的电容值，同时保证TVS器件的高浪涌能力。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种低电容功率TVS器件，其特征在于：包括N型半导体基体、N+型扩散层、P+型扩散层、离子注入区、钝化层、金属层；所述N型半导体基体位于器件的中间，所述N+型扩散层位于N型半导体的下表面，所述P+型扩散层位于所述N型半导体基体的上表面，在所述P+型扩散层的内部分布有所述N+型扩散层，所述离子注入区介于所述P+型扩散层和所述N型半导体基体之间的区域，所述钝化区位于所述N型半导体基体上部两侧的凹槽内，所述金属层分别位于所述P+型扩散层内的N+型扩散层的上表面和所述N型半导体基体下部的N+型扩散层的下表面。
进一步地，所述低电容功率TVS器件是由功率TVS二极管和低电容二极管串联的单片集成器件。
进一步地，当电极T1上的浪涌电压高于电极T2上的浪涌电压时，器件上部的P+型扩散层和位于P+型扩散层内的N+型扩散层构成的PN结处于反偏状态，而P+型扩散层和N型半导体基体构成的PN结处于正偏状态，瞬态浪涌高压使反偏的PN结发生雪崩击穿，同时雪崩击穿结和正偏的PN结将浪涌电流泄放。
进一步地，当电极T1上不出现浪涌电压，电极T2相对于电极T1加高电压时，器件上部的P+型扩散层和N型离子注入区构成的PN结处于反偏状态，通过控制n型离子注入区的浓度可以将器件的反向工作电压控制在75-100V之间。
一种低电容功率TVS器件的制造方法，包括如下步骤：
(1)、硅单晶片双面抛光；
(2)、对硅片进行氧化，氧化层的厚度为Tox≥1.5μm；
(3)、采用POCl3液态源进行磷预淀积扩散，最后进行磷再扩散推结；
(4)、对离子注入区进行光刻；
(5)、对硅片表面进行磷离子注入，再进行磷注入推结；
(6)、硼扩散：硼预淀积，硼再扩散；
(7)、对阴极区进行光刻；
(8)、磷扩散掺杂：磷预淀积扩散，扩散后进行磷再扩散推结；
(9)、对台面槽进行光刻，再对台面沟槽进行腐蚀，最后对沟槽钝化；
(10)、引线孔光刻；
(11)、在硅片两面蒸发铝膜，再对铝层进行光刻，最后再进行铝合金；
(12)、硅片正背面蒸发Ti-Ni-Ag层，再对Ti-Ni-Ag层进行光刻。
进一步地，所述低电容功率TVS器件采用n型半导体硅片制成，该半导体硅片的电阻率为50-500Ω·cm。
进一步地，所述磷离子注入的剂量为2e13-2e14cm-2，注入的能量为80-120keV。
本发明的有益效果：本发明将功率TVS二极管和低电容的二极管串联集成在单一芯片上，使封装简单化，提高封装的良率，采用高阻n型半导体衬底制造，降低器件的结电容，避免通信信号失真，同时通过控制离子注入量，控制器件的反向击穿电压为75-100V。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明一种低电容功率TVS器件的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种低电容功率TVS器件由功率TVS二极管和低电容二极管串联的单片集成的器件，如图1所示，该低电容功率TVS器件包括N型半导体基体、N+型扩散层、P+型扩散层、离子注入区、钝化层、金属层；N型半导体基体位于器件的中间，N+型扩散层位于N型半导体的下表面，P+型扩散层位于N型半导体基体的上表面，在P+型扩散层的内部分布有N+型扩散层，离子注入区介于P+型扩散层和N型半导体基体之间的区域，钝化区位于N型半导体基体上部两侧的凹槽内，金属层分别位于P+型扩散层内的N+型扩散层的上表面和N型半导体下部的N+型扩散层的下表面。
分别在金属层表面引出电极T1和电极T2。当电极T1上的浪涌电压高于电极T2上的浪涌电压时，器件上部的P+型扩散层和位于P+型扩散层内的N+型扩散层构成的PN结处于反偏状态，而P+型扩散层和N型半导体基体构成的PN结处于正偏状态，瞬态浪涌高压使反偏的PN结发生雪崩击穿，将浪涌高压钳位在一较低的水平，同时雪崩击穿结和正偏的PN结将浪涌电流泄放，从而保护后端敏感线路免受浪涌高压损坏；当电极T1上不出现浪涌电压，电极T2相对于电极T1加高电压时，器件上部的P+型扩散层和N型离子注入区构成的PN结处于反偏状态，通过控制N型离子注入区的浓度可以将器件的反向工作电压控制在75-100V之间。
本发明中低电容功率TVS器件的结电容由P+型扩散层和N型基体构成的PN结的势垒电容决定，而PN结的势垒电容与构成该PN结的低掺杂一侧浓度的平方根成正比，其中N型半导体基体采用电阻率高达50-500Ω·cm的N型硅片，其中电容值低于30pF以下。
一种低电容功率TVS器件的制造方法，包括如下步骤：
(1)、选择电阻率为50～500Ω·cm、厚度为220～230μm的N型硅单晶片进行双面抛光；
(2)、采用干氧-湿氧-干氧的方法在硅片表面生长一层热氧化层，温度为1130±10℃，干氧-湿氧-干氧时间分别为1h-4h-1h，氧气流量为8L/min，要求800℃进出炉，氧化层厚度为dsio2≥1.5μm；
(3)、用POCl3进行预淀积扩散，温度为1150±2℃，时间为120min，N2流量为4.5L/min，O2流量为1.5L/min，R□＝0.5～0.6Ω/□，预淀积扩散后进行磷再扩散推结，温度1200±2℃、时间360±30min，N2流量为6L/min，O2流量为2L/min；
(4)、对离子注入区进行光刻；
(5)、对硅片表面进行磷离子注入，注入磷离子的剂量为2e13～2e14cm-2，注入的能量为80-120keV，再进行磷注入推结，温度1250±5℃、时间60±10h，N2流量为6L/min，O2流量为2L/min；
(6)、硼扩散：硼预淀积，温度为1100±2℃、时间为100-200min；硼再扩散，扩散的温度1230±5℃、时间为6±1h；
(7)、对阴极区进行光刻；
(8)、磷扩散掺杂：磷预淀积扩散，温度1100±2℃、时间120-180min，N2流量为6L/min，O2流量为0.2L/min，R□＝2～5Ω/□，预淀积扩散后进行磷再扩散推结，温度1200±2℃、时间300±60min，N2流量为6L/min，O2流量为2L/min；
(9)、对台面槽进行光刻，再用硝酸：氢氟酸：冰乙酸＝10:4:2的腐蚀液对台面沟槽进行腐蚀，腐蚀的温度5±2℃，时间15-20min，台面槽深为60～70μm，最后对沟槽进行玻璃钝化，烧结温度760±5℃，时间10-15min；
(10)、引线孔光刻；
(11)、在硅片两面蒸发铝膜，铝层厚度1.5-2μm，再对铝层进行光刻，最后再进行铝合金，温度为450℃，时间为30min；
(12)、硅片正背面蒸发Ti-Ni-Ag层，再进行Ti-Ni-Ag层光刻。
本发明将功率TVS二极管和低电容的二极管串联集成在单一芯片上，使封装简单化，提高封装的良率，采用高阻n型半导体衬底制造，降低器件的结电容，避免通信信号失真，同时通过控制离子注入量，控制器件的反向击穿电压为75-100V。
以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。