專利名稱：高工作電壓led保護(hù)二極管及其結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于發(fā)光器件制造領(lǐng)域，涉及一種LED保護(hù)二極管的技術(shù)，尤其涉及一種應(yīng)用于多數(shù)目LED串聯(lián)構(gòu)成的LED保護(hù)二極管的結(jié)構(gòu)設(shè)計及制造。
背景技術(shù)：
由于發(fā)光二極管(LED)具有體積小、重量輕、壽命長等優(yōu)點(diǎn)，且隨著以氮化物為基礎(chǔ)的高亮度LED應(yīng)用的開發(fā)，新一代綠色環(huán)保固體照明光源氮化物L(fēng)ED已成為研究的重點(diǎn)。 同時，隨著LED功能性照明領(lǐng)域的應(yīng)用快速發(fā)展，高壓LED器件將成為照明領(lǐng)域中的一個發(fā)展趨勢，并已廣泛應(yīng)用于照明燈具、交通指示燈、電子顯示板中?，F(xiàn)已比較通用的一種多數(shù)目LED串聯(lián)形成高工作電壓LED電路為例，可以參見圖 1。多數(shù)目LED數(shù)目串聯(lián)后形成高工作電壓發(fā)光電路1，高工作電壓發(fā)光電路1配上適合的恒流驅(qū)動電路2，共同組成了 LED照明、顯示裝置，其中，所述恒流驅(qū)動電路2的輸出端連接到所述發(fā)光電路1的輸入端。對于高工作電壓發(fā)光電路1而言，只要其中任一 LED損壞就會導(dǎo)致整個高工作電壓發(fā)光電路1上的LED熄滅，嚴(yán)重還會導(dǎo)致與所述任一 LED損壞的支路并聯(lián)的其它LED的損壞。因此，要想使多數(shù)目LED串聯(lián)的高工作電壓發(fā)光電路1在各種環(huán)境里的使用，就必須在對所述的多數(shù)目LED串聯(lián)形成的高工作電壓發(fā)光電路1進(jìn)行保護(hù)的同時，也需要對恒流驅(qū)動電路2進(jìn)行保護(hù)，以免高工作電壓發(fā)光電路1損壞的同時，隨之恒流驅(qū)動電路2上的電壓變化過大而導(dǎo)致恒流驅(qū)動電路2失效的問題。為了解決上述問題，在利用LED作為發(fā)光芯片時一方面希望通過多數(shù)目LED串聯(lián)形成的負(fù)載光源以應(yīng)對未來LED功能性照明領(lǐng)域的應(yīng)用快速發(fā)展，從而促使高工作電壓 LED器件的廣泛應(yīng)用。另一發(fā)面，在實(shí)際的實(shí)施過程中仍然存在問題，亟待引進(jìn)能有效改善上述缺陷的新方法，以解決多數(shù)目LED形成的負(fù)載光源中因任一 LED損壞而導(dǎo)致整個高壓發(fā)光電路不能使用的最主要的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種高工作電壓LED保護(hù)二極管及其結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的制造方法，以解決多數(shù)目LED串聯(lián)形成的高工作電壓LED電路因任一 LED損壞后， LED保護(hù)二極管可以在很小的電流下迅速觸發(fā)啟動以保證其它LED繼續(xù)正常工作。為解決上述問題，本發(fā)明提出的一種高工作電壓LED保護(hù)二極管，包括PNP三極管、NPN三極管、P/N+反向二極管、P/N外延二極管和P/N+正向二極管模塊；所述PNP三極管的發(fā)射極與所述P/N外延二極管的負(fù)極連接，所述PNP三極管的基極及P/N+反向二極管的負(fù)極與NPN三極管的集電極連接，所述PNP三極管的集電極與所述NPN三極管的基極連接，所述NPN三極管的發(fā)射極與P/N+正向二極管模塊的正極連接， P/N+正向二極管模塊的負(fù)極與所述P/N外延二極管的正極及所述P/N+反向二極管的正極連接。
進(jìn)一步地，在所述P/N+正向二極管模塊的負(fù)極、所述P/N外延二極管的正極、所述 P/N+反向二極管的正極連接處引出金屬鋁電極，在所述PNP三極管的發(fā)射極與所述P/N外延二極管的負(fù)極處引出電極。相應(yīng)的，本發(fā)明提供了一種高工作電壓LED保護(hù)二極管電路的結(jié)構(gòu)，包括半導(dǎo)體襯底、形成所述半導(dǎo)體襯底上的N型外延層、穿透所述N型外延層與所述半導(dǎo)體襯底相連的第一隔離P+、第二隔離P+和第三隔離P+，由所述第一隔離P+和所述第二隔離P+構(gòu)成第一隔離區(qū)，由所述第二隔離P+和所述第三隔離P+構(gòu)成第二隔離區(qū)；形成所述第一隔離區(qū)的第一 P基區(qū)和第二 P基區(qū)，形成所述第一 P基區(qū)上且與所述第一 P基區(qū)有部分重疊的第一發(fā)射區(qū)N+，形成所述第二 P基區(qū)中的第二發(fā)射區(qū)N+，由所述第一發(fā)射區(qū)N+和所述第一 P基區(qū)構(gòu)成的P/N+反向二極管，由所述半導(dǎo)體襯底、位于所述第一隔離區(qū)的所述N型外延層和所述第二 P基區(qū)構(gòu)成的PNP三極管，由位于所述第一隔離區(qū)的所述N型外延層、所述第二 P基區(qū)和所述第二發(fā)射區(qū)N+構(gòu)成的NPN三極管；形成所述第二隔離區(qū)的半導(dǎo)體襯底上、N型外延層底部區(qū)域中的N+埋層，形成所述第二隔離區(qū)中的N個第三P基區(qū)，形成所述每個第三P基區(qū)中的第三發(fā)射區(qū)N+，由所述每個第三P基區(qū)及形成所述每個第三P基區(qū)中的第三發(fā)射區(qū)N+構(gòu)成的N個P/N+正向二極管，形成所述第二隔離區(qū)中的第四P基區(qū)，形成所述第二隔離區(qū)的所述N型外延層中的右邊第四發(fā)射區(qū)N+，由位于所述第二隔離區(qū)的所述N型外延層、所述第四P基區(qū)和所述右邊第四發(fā)射區(qū)N+構(gòu)成的P/N外延二極管；位于上述結(jié)構(gòu)表面上的引線孔窗口，從所述引線孔窗口引出的各電極；位于所述半導(dǎo)體襯底底部的背面金屬。進(jìn)一步地，形成所述第二隔離區(qū)的所述N型外延層中的左邊第四發(fā)射區(qū)N+。進(jìn)一步地，還包括分別形成所述第一P基區(qū)、所述第二發(fā)射區(qū)N+、所述第四P基區(qū)、 所述右邊第四發(fā)射區(qū)N+及所述第一隔離P+和所述第三隔離P+上的引線孔窗口，形成所述每個P/N+正向二極管中的第三發(fā)射區(qū)N+和第三P基區(qū)上的引線孔窗口。進(jìn)一步地，還包括形成所述第一 P基區(qū)的引線孔窗口中的第一電極；形成所述第三隔離P+的引線孔窗口與所述右邊第四發(fā)射區(qū)N+的引線孔窗口之間的第六電極；形成平面上有將所述第六電極與第一電極相連的平面電極；如所述N為1個，形成所述第二發(fā)射區(qū)N+的引線孔窗口與所述第三P基區(qū)的引線孔窗口之間的第二電極；形成所述第三發(fā)射區(qū) N+的引線孔窗口與所述第四P基區(qū)的引線孔窗口之間的第五電極；如所述N為大于1時， 形成所述第二發(fā)射區(qū)N+的引線孔窗口與所述第一 P/N+正向二極管中的第三P基區(qū)的引線孔窗口之間的第二電極；其后的每個P/N+正向二極管中的第三P基區(qū)的引線孔窗口與前一個P/N+正向二極管中的第三發(fā)射區(qū)N+的引線孔窗口之間形成的電極，形成所述第N個P/ N+正向二極管中的第三發(fā)射區(qū)N+的引線孔窗口與所述第四P基區(qū)的引線孔窗口之間的第五電極。進(jìn)一步地，還包括形成所述結(jié)構(gòu)表面上的鈍化層。相應(yīng)的，本發(fā)明提出的一種高工作電壓LED保護(hù)二極管電路的制造方法，包括如下步驟提供半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底上形成第一氧化膜；采用光刻工藝在所述第一氧化膜中蝕刻出N+埋層窗口 ；
6
對所述N+埋層窗口進(jìn)行摻雜形成N+埋層；去除所述第一氧化膜，在所述半導(dǎo)體襯底和所述N+埋層上沉積N型外延層；在所述N型外延層上形成第二氧化膜；采用光刻工藝在所述第二氧化膜中蝕刻出P+擴(kuò)散窗口 ；對所述P+擴(kuò)散窗口進(jìn)行摻雜形成隔離P+ ；去除所述第二氧化膜，在所述N型外延層沉積第三氧化膜；在所述第三氧化膜上對沉積后的第一光刻膠進(jìn)行光刻工藝，形成光刻膠P窗口， 對所述光刻膠P窗口進(jìn)行摻雜，去除所述第一光刻膠，形成P基區(qū)；在所述第三氧化膜上對沉積后的第二光刻膠進(jìn)行光刻工藝，形成光刻膠N+窗口， 對所述光刻膠N+窗口進(jìn)行摻雜，去除所述第二光刻膠，形成發(fā)射區(qū)；在所述N型外延層上采用化學(xué)氣相沉積工藝生長第四氧化膜；在所述發(fā)射區(qū)采用退火工藝，形成發(fā)射區(qū)N+ ；采用光刻工藝在所述第四氧化膜中蝕刻出引線孔窗口 ；在所述第四氧化膜和所述引線孔窗口的表面沉積金屬，形成電極；在所述半導(dǎo)體襯底的底部形成背面金屬。由上述技術(shù)方案可見，與傳統(tǒng)通用的一種多數(shù)目LED串聯(lián)形成高工作電壓LED電路相比，本發(fā)明公開的一種高工作電壓LED保護(hù)二極管通過PNP三極管的發(fā)射極與P/N外延二極管的負(fù)極連接，PNP三極管的基極及P/N+反向二極管的負(fù)極與NPN三極管的集電極連接，PNP三極管的集電極與NPN三極管的基極連接，NPN三極管的發(fā)射極與P/N+正向二極管模塊的正極連接，P/N+正向二極管模塊的負(fù)極與所述P/N外延二極管的正極及所述P/N+ 反向二極管的正極連接。由于所述P/N+正向二極管模塊包括N個P/N+正向二極管，當(dāng)一個LED的工作電壓偏高或偏低，可以通過相應(yīng)地增加或減少所包含的P/N+正向二極管的數(shù)目來同步調(diào)整所述P/N+正向二極管模塊的電壓，來確保LED保護(hù)二極管啟動后的工作電壓與所述一個LED的工作電壓相近。同時，在高工作電壓LED保護(hù)二極管的制造過程中也可以對P/N+正向二極管進(jìn)行數(shù)量上的選定，然后，將N個P/N+正向二極管的正極、負(fù)極首尾依次串聯(lián)成一組連續(xù)的P/N+正向二極管，且一組連續(xù)的P/N+正向二極管的首尾正極、負(fù)極分別為所述P/N+正向二極管模塊的正極、負(fù)極，繼而可以實(shí)現(xiàn)高工作電壓LED保護(hù)二極管的電壓可調(diào)。因此，LED保護(hù)二極管啟動后的工作電壓等于PNP三極管、NPN三極管組成的可控硅電壓及N個P/N+正向二極管的電壓，與一個普通的LED的工作電壓相近。當(dāng)多數(shù)目 LED串聯(lián)電路中出現(xiàn)某一個LED損壞開路時，P/N+反向二極管直接與PNP三極管的be (基極-發(fā)射極)電極串聯(lián)組成啟動電路，當(dāng)所述損壞的LED的工作電壓大于P/N+反向二極管及PNP三極管的be正向電壓時，P/N+反向二極管出現(xiàn)擊穿，流過P/N+反向二極管的電流增大，該電流全部從PNP三極管的be電極通過，并可以在很小電流下迅速啟動NPN、PNP組成的可控硅結(jié)構(gòu)，使所述LED保護(hù)二極管電路進(jìn)入工作狀態(tài)。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中一種多數(shù)目LED串聯(lián)形成高工作電壓LED電路的示意圖；圖2為本發(fā)明一種高工作電壓LED保護(hù)二極管實(shí)施例1的示意圖；圖3為本發(fā)明一種高工作電壓LED保護(hù)二極管實(shí)施例2的示意圖4為本發(fā)明一種高工作電壓LED保護(hù)二極管的制造方法流程；圖5A至圖5T為本發(fā)明一種高工作電壓LED保護(hù)二極管的制造方法；圖6為本發(fā)明一種并聯(lián)有LED的高工作電壓LED保護(hù)二極管的示意圖；圖7為本發(fā)明一種并聯(lián)有LED的高工作電壓LED保護(hù)二極管的電壓電流曲線示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施的限制。其次，本發(fā)明利用示意圖進(jìn)行詳細(xì)描述，在詳述本發(fā)明實(shí)施例時，為便于說明，表示器件結(jié)構(gòu)的剖面圖會不依一般比例作局部放大，而且所述示意圖只是實(shí)例，其在此不應(yīng)限制本發(fā)明保護(hù)的范圍。此外，在實(shí)際制作中應(yīng)包含長度、寬度及深度的三維空間尺寸。最后，為了能夠詳細(xì)清晰無誤的闡述本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容，以本發(fā)明中提及的第一隔離區(qū)作為左方位的參考方向，以本發(fā)明中提及的第二隔離區(qū)作為右方位的參考方向，通過左、右方位詞的使用便于對本發(fā)明的更多細(xì)節(jié)進(jìn)行準(zhǔn)確到位的描述，以便于更充分的理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以很多不同于在此的方位進(jìn)行描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施的限制。參見圖2和圖3，本發(fā)明提出的一種高工作電壓LED保護(hù)二極管，包括PNP三極管 204、NPN三極管210、P/N+反向二極管208、P/N外延二極管206和P/N+正向二極管模塊 212 ；所述PNP三極管204的發(fā)射極與所述P/N外延二極管206的負(fù)極連接，所述PNP三極管204的基極及P/N+反向二極管208的負(fù)極與NPN三極管210的集電極連接，所述PNP 三極管204的集電極與所述NPN三極管210的基極連接，所述NPN三極管210的發(fā)射極與 P/N+正向二極管模塊212的正極連接，P/N+正向二極管模塊212的負(fù)極與所述P/N外延二極管206的正極及所述P/N+反向二極管208的正極連接。進(jìn)一步地，所述P/N+正向二極管模塊212包括N個P/N+正向二極管，N為大于等于1的正整數(shù)。如所述N為1時，所述P/N+正向二極管的正極、負(fù)極分別為所述P/N+正向二極管模塊212的正極、負(fù)極(參見圖3)；如所述N為大于1時，所述N個P/N+正向二極管首尾依次串聯(lián)成一組連續(xù)的P/N+正向二極管，且一組連續(xù)的P/N+正向二極管的首尾正極、負(fù)極分別為所述P/N+正向二極管模塊212的正極、負(fù)極。此處，列舉N = 3的情況，即P/N+正向二極管214的負(fù)極與P/N+正向二極管216 的正極相連、P/N+正向二極管216的負(fù)極與P/N+正向二極管218的正極相連，此時，所述 P/N+正向二極管214的正極與所述P/N+正向二極管218的負(fù)極分別為所述P/N+正向二極管模塊212的正極、負(fù)極(參見圖2)，其中，N為大于等于1的正整數(shù)。其中，所述P/N+反向二極管208可以為P/N+P/N+反向二極管；所述P/N+正向二極管可以為P/N+P/N+正向二極管；所述P/N外延二極管206可以為P/NP/N外延二極管。
進(jìn)一步地，在所述P/N+正向二極管模塊212的負(fù)極、所述P/N外延二極管206的正極、所述P/N+反向二極管208的正極連接處引出金屬鋁電極200，在所述PNP三極管204 的發(fā)射極與所述P/N外延二極管206的負(fù)極處引出電極202?；诒景l(fā)明提供的一種高工作電壓LED保護(hù)二極管，參見圖5T，對所述的一種高工作電壓LED保護(hù)二極管的結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)描述，所述一種高壓LED保護(hù)二極管的結(jié)構(gòu)包括半導(dǎo)體襯底500、形成所述半導(dǎo)體襯底500上的N型外延層508、穿透所述N型外延層508與所述半導(dǎo)體襯底500相連的第一隔離P+514_l、第二隔離P+514_2和第三隔離 P+514_3,由所述第一隔離P+514_l和所述第二隔離P+514_2構(gòu)成第一隔離區(qū)D1，由所述第二隔離P+514_2和所述第三隔離P+514_3構(gòu)成第二隔離區(qū)D2 ；形成所述第一隔離區(qū)Dl的第一 P基區(qū)522和第二 P基區(qū)524，形成所述第一 P基區(qū)522上且與所述第一 P基區(qū)522有部分重疊的第一發(fā)射區(qū)N+538’，形成所述第二 P基區(qū) 524中的第二發(fā)射區(qū)Ν+Μ0，，由所述第一發(fā)射區(qū)N+538，和所述第一 P基區(qū)522構(gòu)成的P/ N+反向二極管，由所述半導(dǎo)體襯底500、位于所述第一隔離區(qū)Dl的所述N型外延層508和所述第二 P基區(qū)5M構(gòu)成的PNP三極管，由位于所述第一隔離區(qū)Dl的所述N型外延層508、 所述第二 P基區(qū)5M和所述第二發(fā)射區(qū)Ν+Μ0，構(gòu)成的NPN三極管；形成所述第二隔離區(qū)D2的半導(dǎo)體襯底500上、N型外延層508底部區(qū)域中的N+埋層506，形成所述第二隔離區(qū)D2中的N個第三P基區(qū)，形成所述每個第三P基區(qū)中的第三發(fā)射區(qū)N+，由所述每個第三P基區(qū)及位于所述每個第三P基區(qū)中的第三發(fā)射區(qū)N+構(gòu)成的N 個P/N+正向二極管，形成所述第二隔離區(qū)D2中的第四P基區(qū)532，形成所述第二隔離區(qū)D2 的所述N型外延層508中的右邊第四發(fā)射區(qū)N+550’，由位于所述第二隔離區(qū)D2的所述N型外延層508、所述第四P基區(qū)532和所述右邊第四發(fā)射區(qū)N+550’構(gòu)成的P/N外延二極管；進(jìn)一步地，形成所述第二隔離區(qū)的所述N型外延層中的左邊第四發(fā)射區(qū)N+M2’。位于所述第一 P基區(qū)522、所述第二發(fā)射區(qū)Ν+Μ0，、所述第四P基區(qū)532、所述左邊第四發(fā)射區(qū)N+M2’、所述右邊第四發(fā)射區(qū)N+550’及所述第一隔離P+514_l和所述第三隔離P+514_3上分別開有引線孔窗口，位于所述每個P/N+正向二極管中的第三發(fā)射區(qū)N+和第三P基區(qū)上分別開有引線孔窗口；位于所述第一 P基區(qū)522的引線孔窗口中形成有第一電極LAl ；位于所述第三隔離P+514_3的引線孔窗口與所述右邊第四發(fā)射區(qū)N+550’的引線孔窗口之間形成有第六電極LA6 ；位于平面上有將所述第六電極LA6與第一電極LAl相連的平面電極LA(圖未示)； 如所述N為1個，位于所述第二發(fā)射區(qū)Ν+Μ0’的引線孔窗口與所述第三P基區(qū)的引線孔窗口之間形成有第二電極LA2 ；位于所述第三發(fā)射區(qū)N+的引線孔窗口與所述第四P基區(qū)532 的引線孔窗口之間形成有第五電極LA5 ；如所述N為大于1時，位于所述第二發(fā)射區(qū)Ν+Μ0’ 的引線孔窗口與所述第一 P/N+正向二極管中的第三P基區(qū)的引線孔窗口之間形成有第二電極LA2 ；其后的每個P/N+正向二極管中的第三P基區(qū)的引線孔窗口與前一個P/N+正向二極管中的第三發(fā)射區(qū)N+的引線孔窗口之間形成有電極，位于所述第NP/N+正向二極管中的第三發(fā)射區(qū)N+的引線孔窗口與所述第四P基532的引線孔窗口之間形成有第五電極LA5。此處，列舉N= 3的情況，即位于所述第二發(fā)射區(qū)Ν+Μ0’的引線孔窗口與所述第一 P/N+正向二極管中的第三P基區(qū)526的引線孔窗口之間形成有第二電極LA2 ；其后的第二 P/N+正向二極管中的第三P基區(qū)528的引線孔窗口和第三P/N+正向二極管中的第三P 基區(qū)530的引線孔窗口分別與第一 P/N+正向二極管中的第三發(fā)射區(qū)N+M4，的引線孔窗口和第二 P/N+正向二極管中的第三發(fā)射區(qū)N+M6’的引線孔窗口之間形成有第三電極LA3和第四電極LA4，位于所述第三P/N+正向二極管中的第三發(fā)射區(qū)N+M8’的引線孔窗口與所述第四P基532的引線孔窗口之間形成有第五電極LA5，其中，N為大于等于1的正整數(shù)；所述半導(dǎo)體襯底500的底部形成有背面金屬570。進(jìn)一步地，所述結(jié)構(gòu)的表面形成有鈍化層568。參見圖3，本發(fā)明所提供的一種高工作電壓LED保護(hù)二極管的制造方法流程為SlOO 提供半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底上形成第一氧化膜；SlOl 采用光刻工藝在所述第一氧化膜中蝕刻出N+埋層窗口 ；S102 對所述N+埋層窗口進(jìn)行摻雜形成N+埋層；S103 去除所述第一氧化膜，在所述半導(dǎo)體襯底和所述N+埋層上沉積N型外延層；S104 在所述N型外延層上形成第二氧化膜；S105 采用光刻工藝在所述第二氧化膜中蝕刻出P+擴(kuò)散窗口 ；S106 對所述P+擴(kuò)散窗口進(jìn)行摻雜形成隔離P+ ；S107 去除所述第二氧化膜，在所述N型外延層沉積第三氧化膜；S108:在所述第三氧化膜上對沉積后的第一光刻膠進(jìn)行光刻工藝，形成光刻膠P 窗口，對所述光刻膠P窗口進(jìn)行摻雜，去除所述第一光刻膠，形成P基區(qū)；S109 在所述第三氧化膜上對沉積后的第二光刻膠進(jìn)行光刻工藝，形成光刻膠N+ 窗口，對所述光刻膠N+窗口進(jìn)行摻雜，去除所述第二光刻膠，形成發(fā)射區(qū)；SllO 在所述N型外延層上采用化學(xué)氣相沉積工藝生長第四氧化膜；Slll 在所述發(fā)射區(qū)采用退火工藝，形成發(fā)射區(qū)N+ ；S112 采用光刻工藝在所述第四氧化膜中蝕刻出引線孔窗口 ；S113 在所述第四氧化膜和所述引線孔窗口的表面沉積金屬，形成電極；S114 在所述半導(dǎo)體襯底的底部形成背面金屬。下面以圖4所示的方法流程為例，結(jié)合附圖5A至5T，對一種高工作電壓LED保護(hù)二極管的制造方法的制作工藝進(jìn)行詳細(xì)描述。SlOO 提供半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底上形成第一氧化膜。參見圖5A，提供一電阻率小于0. 2 Ω -cm的半導(dǎo)體襯底500，所述半導(dǎo)體襯底為重?fù)诫s的P型半導(dǎo)體襯底，對所述半導(dǎo)體襯底的表面進(jìn)行氧化，生成厚度為0. 6 0. Sum的第一氧化膜502。SlOl 采用光刻工藝在所述第一氧化膜中蝕刻出N+埋層窗口。參見圖5B，采用光刻工藝對所述第一氧化膜502進(jìn)行光刻蝕刻，在所述第一氧化膜502中形成N+埋層窗口 504。S102 對所述N+埋層窗口進(jìn)行摻雜形成N+埋層。參見圖5C，可以采用N+注入或N+擴(kuò)散的方式對所述N+埋層窗口 504進(jìn)行摻雜形成N+埋層506，所述N+埋層506結(jié)深為3 5um，方塊電阻的參數(shù)為15 40 Ω /方塊。所述N+埋層506可以防止后續(xù)工藝制成的N個Ρ/Ν+正向二極管(此處，N = 3)在諸如所述半導(dǎo)體襯底500分別與所述N型外延層508、所述第三P基區(qū)(參見圖5K)、所述第三發(fā)射區(qū)N+(參見圖5P)之間出現(xiàn)寄生可控硅管，寄生可控硅管觸發(fā)導(dǎo)通導(dǎo)致后續(xù)制備的保護(hù)二極管功能失效。S103:去除所述第一氧化膜，在所述半導(dǎo)體襯底和所述N+埋層上沉積N型外延層。首先，參見圖5D，采用氫氟酸(HF)去除所述第一氧化膜502后，然后，參見圖5E， 在進(jìn)行所述半導(dǎo)體襯底500和所述N+埋層506上沉積N型外延層508，所述N型外延層508 的厚度為10 14um，外延電阻率為0. 5 5Ω · cm。S104 在所述N型外延層上形成第二氧化膜。參見圖5F.對所述N型外延層508的表面進(jìn)行氧化，生成厚度為0. 6 Ium的第二氧化膜510。S105 采用光刻工藝在所述第二氧化膜中蝕刻出P+擴(kuò)散窗口。參見圖5G，采用光刻工藝對所述第二氧化膜510進(jìn)行光刻蝕刻，在所述第二氧化膜510中形成P+擴(kuò)散窗口。所述P+擴(kuò)散窗口包括第一 P+擴(kuò)散窗口 512_1、第二 P+擴(kuò)散窗口 512_2和第三第一 P+擴(kuò)散窗口 512_3，后續(xù)工藝分別制作用于隔離器件的第一隔離P+514_l (參見圖5H)、 第一隔離P+514_2 (參見圖5H)和第三隔離P+514_3 (參見圖5H)。S106 對所述P+擴(kuò)散窗口進(jìn)行摻雜形成隔離P+。參見圖5H，對第一 P+擴(kuò)散窗口 512_1、第二 P+擴(kuò)散窗口 512_2和第三第一 P+擴(kuò)散窗口 512_3進(jìn)行摻雜工藝，所述摻雜物可以為硼，形成P+硼擴(kuò)散方塊電阻，所述P+硼擴(kuò)散方塊電阻的參數(shù)為5 7 Ω /方塊，結(jié)深為10 14um，所述P+硼擴(kuò)散方塊電阻用作隔離 P+。所述隔離P+為穿透所述N型外延層508與所述半導(dǎo)體襯底500部分相連。其中，所述隔離P+包括第一隔離P+514_l、第二隔離P+514_2和第三隔離 P+514_3，分別通過第一 P+擴(kuò)散窗口 512_1、第二 P+擴(kuò)散窗口 512_2和第三第一 P+擴(kuò)散窗口 512_3形成。所述第一隔離P+514_l和所述第二隔離P+514_2形成第一隔離區(qū)Dl ；所述第二隔離P+514_2和所述第三隔離P+514_3形成第二隔離區(qū)D2。所述第一隔離區(qū)Dl與所述第二隔離區(qū)D2的形成用于后續(xù)工藝在所述N型外延層 508上形成的器件之間實(shí)現(xiàn)良好的絕緣。S107 去除所述第二氧化膜，在所述N型外延層沉積第三氧化膜。參見圖51，去除所述第二氧化膜510，對所述N型外延層508的表面進(jìn)行氧化，生成厚度為0. 02 0. 08um的第三氧化膜516。S108:在所述第三氧化膜上對沉積后的第一光刻膠進(jìn)行光刻工藝，形成光刻膠P 窗口，對所述光刻膠P窗口進(jìn)行摻雜，去除所述第一光刻膠，形成P基區(qū)。首先，參見圖5J，在所述第三氧化膜516上沉積第一光刻膠518，對所述第一光刻膠518進(jìn)行光刻工藝，形成光刻膠P窗口 520，對所述光刻膠P窗口 520進(jìn)行離子注入，注入離子可以為硼離子，注入能量為40 IOOKeV,注入劑量為2E14 4E14/cm2，然后，參見圖 5K，去除所述第一光刻膠518，形成P基區(qū)。其中，所述P基區(qū)包括第一 P基區(qū)522、第二 P基區(qū)524、第三P基區(qū)和第四P基區(qū) 532。所述第一 P基區(qū)522，用于后續(xù)工藝制作P/N+反向二極管；所述第二 P基區(qū)524，用于后續(xù)工藝制作PNP三極管和NPN三極管；所述第三P基區(qū)的數(shù)目有N個，N的取值由高工作電壓LED保護(hù)二極管所并聯(lián)的一個LED的工作電壓的高低確定，當(dāng)所述該LED的工作電壓高時，N值可以變大，當(dāng)所述該LED工作電壓低時，N值可以變小。例如，所述該LED的工作電壓為3V，此時，有后續(xù)工藝制的PNP三極管、NPN三極管組成的可控硅電壓一般為IV，而后續(xù)工藝制的每個P/N+正向二極管的電壓約為0. 7V，因此，此處需要3個P/N+正向二極管， 而每個P/N+正向二極管需要1個第三P基區(qū)構(gòu)成，即N取值為3，由左至右依次為第三P基區(qū)526、第三P基區(qū)5 和第三P基區(qū)530，分別用于后續(xù)工藝由左至右依次制作第一 P/N+ 正向二極管、第二 P/N+正向二極管和第三P/N+正向二極管，其中，N也可以為1，因此，N為大于等于1的正整數(shù)；所述第四P基區(qū)532，用于后續(xù)工藝制作P/N外延二極管。優(yōu)選的，所述第一 P基區(qū)522和所述第二 P基區(qū)5M與形成第一隔離區(qū)Dl的所述第一隔離P+514_l和所述第二隔離P+514_2的間距分別大于5um，所述第一 P基區(qū)522和所述第二 P基區(qū)5M與第一隔離區(qū)Dl中的所述半導(dǎo)體襯底間距分別為2 5um，所述第一 P 基區(qū)522與所述第二 P基區(qū)5M之間的間距大于3um。S109 在所述第三氧化膜上對沉積后的第二光刻膠進(jìn)行光刻工藝，形成光刻膠N+ 窗口，對所述光刻膠N+窗口進(jìn)行摻雜，去除所述第二光刻膠，形成發(fā)射區(qū)。首先，參見圖5L，在所述第三氧化膜516上沉積第二光刻膠534，對所述第二光刻膠534進(jìn)行光刻工藝，形成光刻膠N+窗口 536，其次，參見圖5M，采用離子注入工藝對所述光刻膠N+窗口進(jìn)行摻雜，注入離子可以為砷離子，注入能量為100 150KeV，注入劑量為 2E15 6E15/cm2，最后，參見圖5N，去除所述第二光刻膠534，形成發(fā)射區(qū)。其中，所述發(fā)射區(qū)包括第一發(fā)射區(qū)538、第二發(fā)射區(qū)M0、第三發(fā)射區(qū)和第四發(fā)射區(qū)。所述第一發(fā)射區(qū)538，位于所述第一隔離區(qū)Dl中緊鄰所述第一隔離P+512_l的右邊； 所述第二發(fā)射區(qū)，從所述第二 P基區(qū)5M表面向下開始位于所述第二 P基區(qū)5M中；所述第三發(fā)射區(qū)的數(shù)目隨所述第三P基區(qū)的數(shù)目變化，此處，所述第三發(fā)射區(qū)的數(shù)目為3個，由左至右依次為第三發(fā)射區(qū)M4、第三發(fā)射區(qū)546和第三發(fā)射區(qū)M8，且所述第三發(fā)射區(qū)M4、第三反射區(qū)546和第三發(fā)射區(qū)M8由左至右分別依次從所述的第三P基區(qū)526、第三P基區(qū) 528和第三P基區(qū)530的表面向下開始位于相應(yīng)的所述的第三P基區(qū)526、第三P基區(qū)5 和第三P基區(qū)530中，若所述第三P基區(qū)的數(shù)目N為1，則所述第三發(fā)射區(qū)的數(shù)目也為1 ；所述第四發(fā)射區(qū)的數(shù)目為2，位于所述第二隔離區(qū)D2中緊鄰所述第二隔離P+514_2的右邊的為第四發(fā)射區(qū)M2，位于所述第二隔離區(qū)D2中緊鄰所述第三隔離P+514_3的左邊的為第四發(fā)射區(qū)550。SllO 在所述N型外延層上采用化學(xué)氣相沉積工藝生長第四氧化膜。參見圖50，在所述N型外延層508上采用化學(xué)氣相沉積(CVD)工藝生長厚度為 0. 5 0. 8um的第四氧化膜552。Slll 在所述發(fā)射區(qū)采用退火工藝，形成發(fā)射區(qū)N+。參見圖5P，在所述發(fā)射區(qū)進(jìn)行退火工藝以激活注入的離子，形成發(fā)射區(qū)N+，所述退火工藝的溫度為950 1050°C、時間為10 60min。其中，所述發(fā)射區(qū)N+包括第一發(fā)射區(qū)N+538，、第二發(fā)射區(qū)Ν+Μ0，、第三發(fā)射區(qū)N+ 和右邊第四發(fā)射區(qū)N+，分別在所述的第一發(fā)射區(qū)N+538、第二發(fā)射區(qū)Ν+Μ0、第三發(fā)射區(qū)N+ 和右邊第四發(fā)射區(qū)N+中通過激活注入的離子而形成。通過所述第一 P基區(qū)522和所述第一發(fā)射區(qū)N+538，制作P/N+反向二極管；通過所述N型外延層508、所述第二 P基區(qū)5M和所述第二發(fā)射區(qū)Ν+Μ0’制作NPN三極管；且通過所述半導(dǎo)體襯底500、所述N型外延層508 和所述第二 P基區(qū)5M制作PNP三極管；隨所述第三P基區(qū)的數(shù)目變化，所述第三發(fā)射區(qū)N+ 的數(shù)目為3，由左至右依次為第三發(fā)射區(qū)N+M4，、第三發(fā)射區(qū)N+M6，和第三發(fā)射區(qū)N+M8，， 通過所述第三發(fā)射區(qū)N+M4，和第三P基區(qū)526、第三發(fā)射區(qū)N+M6，和第三P基區(qū)528、第三發(fā)射區(qū)N+M8，和第三P基區(qū)530，由左至右依次制作第一 P/N+正向二極管、第二 P/N+正向二極管和第三P/N+正向二極管，若所述第三P基區(qū)的數(shù)目為1，則形成數(shù)目為1的所述第三發(fā)射區(qū)，并共同構(gòu)成1個P/N+正向二極管；所述右邊第四發(fā)射區(qū)N+，位于所述第二隔離區(qū)D2中緊鄰所述第三隔離P+514_3的左邊的為右邊第四發(fā)射區(qū)N+550’，通過所述右邊第四發(fā)射區(qū)N+550’和所述第四P基區(qū)532制作的P/N外延二極管。進(jìn)一步地，位于所述第二隔離區(qū)D2中緊鄰所述第二隔離P+514_2的右邊還形成有左邊第四發(fā)射區(qū)N+M2’。所述左邊第四發(fā)射區(qū)N+M2’可以防止第一 P/N+正向二極管在諸如所述第二隔離P+514_2分別與所述N型外延層508、所述第三P基區(qū)526、所述第三發(fā)射區(qū)N+M4’之間出現(xiàn)橫向寄生可控硅管，橫向寄生可控硅管觸發(fā)導(dǎo)通導(dǎo)致保護(hù)二極管功能失效。進(jìn)一步地，所述發(fā)射區(qū)N+包括第一發(fā)射區(qū)N+538，、第二發(fā)射區(qū)Ν+Μ0，、第三發(fā)射區(qū)N+及第四發(fā)射區(qū)N+，所述第四發(fā)射區(qū)N+包括右邊第四發(fā)射區(qū)N+和左邊第四發(fā)射區(qū)N+。優(yōu)選的，所述第一發(fā)射區(qū)N+538，與所述第一 P基區(qū)522重疊部分為2 5um。優(yōu)選的，所述左邊第四發(fā)射區(qū)N+M2’與鄰近的所述第二隔離P+514_2可以并列， 也可以重疊，重疊部分為0 5um ；所述右邊第四發(fā)射區(qū)N+550’與鄰近的所述第三隔離 P+514_3可以并列，也可以重疊，重疊部分為0 5um。S112 采用光刻工藝在所述第四氧化膜中蝕刻出引線孔窗口。參見圖5Q，對所述第四氧化膜552進(jìn)行光刻工藝，在所述第四氧化膜552中蝕刻出引線孔窗口。其中，當(dāng)所述第三P基區(qū)的數(shù)目N為大于1時，若N為3時，此時，所述引線孔窗口包括引線孔窗口 554_1、引線孔窗口 554_2、引線孔窗口 554_3、引線孔窗口 554_4、引線孔窗口 554_5、引線孔窗口 554_6、引線孔窗口 554_7、引線孔窗口 554_8、引線孔窗口 554_9、引線孔窗口 554_10和引線孔窗口 554_11。所述引線孔窗口 554_1位于所述第一 P基區(qū)522、所述引線孔窗口 554_2位于所述第二發(fā)射區(qū)Ν+Μ0，、所述引線孔窗口 554_3位于所述第三P 基區(qū)526、所述引線孔窗口 554_4位于所述第三發(fā)射區(qū)N+M4，、所述引線孔窗口 554_5位于所述第三P基區(qū)528、所述引線孔窗口 554_6位于所述第三發(fā)射區(qū)N+M6’、所述引線孔窗口 554_7位于所述第三P基區(qū)530、所述引線孔窗口 554_8位于所述第三發(fā)射區(qū)N+M8，、所述引線孔窗口 554_9位于所述第四P基區(qū)532、所述引線孔窗口 554_10位于所述右邊第四發(fā)射區(qū)N+550，、所述引線孔窗口 554_11位于所述第三隔離P+514_3中；若N為1時，所述引線孔窗口包括引線孔窗口 554_1、引線孔窗口 554_2、引線孔窗口 554_3、引線孔窗口 554_4、 引線孔窗口 554_9、引線孔窗口 554_10和引線孔窗口 554_11。其中，各引線孔窗口形成的區(qū)域可參見N = 3時的位置，在此不再一一贅述。S113:在所述第四氧化膜和所述引線孔窗口的表面沉積金屬，形成電極。參見圖5R.在所述第四氧化膜552和所述引線孔窗口的表面濺射或蒸發(fā)工藝，形成厚度為1. 5 3um的金屬，然后，對形成的金屬進(jìn)行光刻、刻蝕、合金，形成電極，優(yōu)選的，所述金屬為鋁。其中，當(dāng)所述第三P基區(qū)的數(shù)目N為大于1時，若N為3時，此時，所述電極包括第一電極LA1、第二電極LA2、第三電極LA3、第四電極LA4、第五電極LA5、第六電極LA6和平面電極LA(圖未示)。在所述引線孔窗口 554_1中和所述引線孔窗口 554_1緊鄰的部分第四氧化膜552上形成所述第一電極LAl ；在所述引線孔窗口 554_2、所述引線孔窗口 554_3中以及所述引線孔窗口陽4_2緊鄰的左邊部分第四氧化膜552、所述引線孔窗口 554_3緊鄰的右邊部分第四氧化膜552和所述引線孔窗口 554_2與所述引線孔窗口 554_3之間的第四氧化膜552上形成所述第2第二電極LA2 ；在所述引線孔窗口 554_4、所述引線孔窗口 554_5 中以及所述引線孔窗口陽4_4緊鄰的左邊部分第四氧化膜552、所述引線孔窗口 554_5緊鄰的右邊部分第四氧化膜552和所述引線孔窗口 554_4與所述引線孔窗口 554_5之間的第四氧化膜552上形成所述第三電極LA3 ；在所述引線孔窗口 554_6、所述引線孔窗口 554_7中以及所述引線孔窗口陽4_6緊鄰的左邊部分第四氧化膜552、所述引線孔窗口 554_7緊鄰的右邊部分第四氧化膜552和所述引線孔窗口 554_6與所述引線孔窗口 554_7之間的第四氧化膜552上形成所述第四電極LA4 ；在所述引線孔窗口 554_8、所述引線孔窗口 554_9中以及所述引線孔窗口陽4_8緊鄰的左邊部分第四氧化膜552、所述引線孔窗口 554_9緊鄰的右邊部分第四氧化膜552和所述引線孔窗口 554_8與所述引線孔窗口 554_9之間的第四氧化膜552上形成所述第五電極LA5 ；在所述引線孔窗口 554_10、所述引線孔窗口 554_11 中以及所述引線孔窗口陽4_10緊鄰的左邊部分第四氧化膜552上形成所述第六電極LA6 ； 在所述LA6和所述LAl上形成所述平面電極LA ；若N為1時，此時，所述電極包括第一電極 LA1、第二電極LA2、第五電極LA5、第六電極LA6和平面電極LA(圖未示)。在所述引線孔窗口 554_2、所述引線孔窗口 554_3中以及所述引線孔窗口 554_2緊鄰的左邊部分第四氧化膜552、所述引線孔窗口 554_3緊鄰的右邊部分第四氧化膜552和所述引線孔窗口 554_2 與所述引線孔窗口 554_3之間的第四氧化膜552上形成有第二電極LA2，在所述引線孔窗口 554_4、所述引線孔窗口 554_9中以及所述引線孔窗口 554_4緊鄰的左邊部分第四氧化膜陽2、所述引線孔窗口 554_9緊鄰的右邊部分第四氧化膜552和所述引線孔窗口 554_4與所述引線孔窗口 554_9之間的第四氧化膜552上形成所述第五電極LA5。其余電極的形成可參見N= 3時的連接，在此不再一一贅述。S114 在所述半導(dǎo)體襯底的底部形成背面金屬。參見圖5S，對所述半導(dǎo)體襯底500的底部進(jìn)行金屬化，形成背面金屬570，在所述背面金屬的表面引出背面電極(圖未示)。優(yōu)選的，參見圖5T，在上述步驟形成的芯片表面采用低溫淀積厚度為0. 5 1. 2um 的鈍化層568，以便對芯片進(jìn)行保護(hù)以避免表面電極出現(xiàn)劃傷，然后，對淀積的所述鈍化層 568進(jìn)行光刻、刻蝕，在所述第五電極LA5鈍化時開有壓點(diǎn)窗口 572。優(yōu)選的，所述第一氧化膜502、所述第二氧化膜510、所述第三氧化膜516和所述第四氧化膜552均可以為二氧化硅薄膜。相應(yīng)的，本發(fā)明提出的一種高工作電壓LED保護(hù)二極管與本發(fā)明提出的一種高壓 LED保護(hù)二極管電路的結(jié)構(gòu)的一一對應(yīng)關(guān)系如下所述PNP三極管204包括的發(fā)射極、基極和集電極分別對應(yīng)于所述高壓LED保護(hù)二極管電路的結(jié)構(gòu)中的所述PNP三極管中的所述半導(dǎo)體襯底500、所述N型外延層508和所述第二 P基區(qū)524 ；所述NPN三極管210包括的發(fā)射極、基極和集電極分別對應(yīng)于所述高壓LED保護(hù)二極管電路的結(jié)構(gòu)中的所述NPN三極管中的所述第二反射區(qū)Ν+Μ0’、所述第二 P基區(qū)5M 和所述N型外延層508 ；所述P/N+反向二極管208的正極和負(fù)極分別對應(yīng)于所述高壓LED保護(hù)二極管電路的結(jié)構(gòu)中的所述P/N+反向二極管中的所述第一發(fā)射區(qū)N+538’和所述第一 P基區(qū)522 ；所述P/N外延二極管206的正極和負(fù)極分別對應(yīng)于所述高壓LED保護(hù)二極管電路的結(jié)構(gòu)中的所述P/N外延二極管中的所述第四發(fā)射區(qū)N+550’和所述N型外延層508、所述第四P基區(qū)532;所述P/N+正向二極管模塊212包括N個P/N+正向二極管，當(dāng)N為大于1時，如N =3，此時，分別為P/N+正向二極管212、P/N+正向二極管214和P/N+正向二極管216，所述P/N+正向二極管212的正極和負(fù)極分別對應(yīng)于所述高壓LED保護(hù)二極管電路的結(jié)構(gòu)中的所述第一 P/N+正向二極管中的所述第三P基區(qū)5 和所述第三發(fā)射區(qū)N+M4’、所述P/ N+正向二極管214的正極和負(fù)極分別對應(yīng)于所述高壓LED保護(hù)二極管電路的結(jié)構(gòu)中的所述第二 P/N+正向二極管中的所述第三P基區(qū)5 和所述第三發(fā)射區(qū)N+M6，、所述P/N+正向二極管216的正極和負(fù)極分別對應(yīng)于所述高壓LED保護(hù)二極管電路的結(jié)構(gòu)中的所述第三 P/N+正向二極管中的所述第三P基區(qū)530和所述第三發(fā)射區(qū)N+M8，；若N = 1時，此時，P/ N+正向二極管的正極、負(fù)極分別對應(yīng)于所述高壓LED保護(hù)二極管電路的結(jié)構(gòu)中的所述P/N+ 正向二極管中的所述第三P基區(qū)5 和所述第三發(fā)射區(qū)N+M4’。從所述PNP三極管204的發(fā)射極引出電極202對應(yīng)于所述高壓LED保護(hù)二極管電路的結(jié)構(gòu)中的所述背面金屬570引出的背面電極(圖未示)；從所述P/N+反向二極管208 的正極、所述P/N+正向二極管216的負(fù)極以及所述P/N外延二極管206的正極引出的金屬鋁電極200對應(yīng)于所述高壓LED保護(hù)二極管電路的結(jié)構(gòu)中的所述平面電極LA(圖未示)。因此，當(dāng)所述P/N+正向二極管模塊包括的P/N+正向二極管的數(shù)目N為大于1時， 如N為3時，所述PNP三極管204的發(fā)射極與P/N外延二極管206的負(fù)極通過所述半導(dǎo)體襯底500和所述第三隔離P+514_3、所述第六電極LA6、所述第四發(fā)射區(qū)N+550’連接，所述 PNP三極管204的基極及P/N+反向二極管208的負(fù)極與NPN三極管210的集電極通過所述 N型外延層508連接，所述PNP三極管204的集電極與所述NPN三極管210的基極通過所述第二 P基區(qū)5M連接，所述NPN三極管210的發(fā)射極與P/N+正向二極管214的正極通過所述第二反射區(qū)Ν+Μ0’和所述第三P基區(qū)5 連接，所述P/N+正向二極管214的負(fù)極與P/ N+正向二極管216的正極通過所述第三發(fā)射區(qū)N+M4，和所述第三P基區(qū)5 連接，所述P/ N+正向二極管216的負(fù)極與P/N+正向二極管218的正極通過所述第三發(fā)射區(qū)N+M6’和所述第三P基區(qū)530連接，所述P/N+正向二極管218的負(fù)極與所述P/N外延二極管206的正極及所述P/N+反向二極管208的正極通過所述第三發(fā)射區(qū)N+M8，、所述第四P基區(qū)532、 所述第一 P基區(qū)522連接，因此，所述P/N+正向二極管214的正極和所述P/N+正向二極管 218的負(fù)極分別為所述P/N+正向二極管模塊212的正極、負(fù)極；若所述P/N+正向二極管模塊包括的P/N+正向二極管為1，即N為1時，所述NPN三極管210的發(fā)射極與P/N+正向二極管的正極通過所述第二反射區(qū)Ν+Μ0’和所述第三P基區(qū)5 連接，所述P/N+正向二極管的負(fù)極與所述P/N外延二極管206的正極及所述P/N+反向二極管208的正極通過所述第三發(fā)射區(qū)N+M8，、所述第四P基區(qū)532、所述第一 P基區(qū)522連接，因此，所述P/N+正向二極管的正極和所述P/N+正向二極管的負(fù)極分別為所述P/N+正向二極管模塊212的正極、 負(fù)極，其余的連接方式參見本段N = 3時的連接，在此不再一一贅述。相應(yīng)的，本發(fā)明提出的一種并聯(lián)有LED的高工作電壓LED保護(hù)二極管及其相應(yīng)的電壓電流曲線。其中，所述并聯(lián)有LED的高工作電壓LED保護(hù)二極管的電壓電流曲線中，橫坐標(biāo)代表電壓，縱坐標(biāo)代表電流。參見圖6，所述高工作電壓LED保護(hù)二極管可單獨(dú)進(jìn)行封裝后，使用時并聯(lián)在LED 器件的兩側(cè)，金屬鋁電極200與LED負(fù)極相連，電極202與LED正極相連，每顆LED并聯(lián)一個高工作點(diǎn)壓LED保護(hù)二極管，也可以直接封裝并聯(lián)在LED器件的內(nèi)部。當(dāng)多數(shù)目LED串聯(lián)的電路中的某一顆LED損壞開路時，所述P/N+正向二極管模塊212包括的P/N+正向二極管的數(shù)目N為大于1時，如N = 3時，參見圖2，如工作電壓大于啟動電壓時，所述高工作電壓LED保護(hù)二極管啟動后的工作電壓約在3 3. 3V左右，參見圖7，內(nèi)部的所述P/N+反向二極管出現(xiàn)擊穿，流過所述P/N+反向二極管的電流增大導(dǎo)致所述NPN三極管、所述PNP 三極管組成的可控硅結(jié)構(gòu)觸發(fā)啟動，電流從可控硅流過，再依次流過3個串聯(lián)形成的P/N+ 正向二極管模塊，即所述P/N+正向二極管214、所P/N+正向二極管216和所述P/N+正向二極管218，從而避免出現(xiàn)整串燈不亮的情況，同時還保持恒流驅(qū)動電路及其它LED的壓降穩(wěn)定；由于并且當(dāng)LED電壓反接時，內(nèi)部的所述P/N外延二極管導(dǎo)通，且導(dǎo)通電壓約0. 7V，低于單顆LED的電壓，從而保護(hù)LED不會由于反接而失效，從所述高壓LED保護(hù)二極管的電壓電流關(guān)系曲線圖可以清楚地表明其保護(hù)性能；如N= 1時，參見圖3，其工作原理參見本段N =3時的描述，在此不再一一贅述。由上述技術(shù)方案可見，與傳統(tǒng)通用的一種多數(shù)目LED串聯(lián)形成高工作電壓LED電路相比，本發(fā)明公開的一種高工作電壓LED保護(hù)二極管由于PNP三極管的發(fā)射極與P/NP/N 外延二極管的負(fù)極連接，PNP三極管的基極及P/N+P/N+反向二極管的負(fù)極與NPN三極管的集電極連接，PNP三極管的集電極與NPN三極管的基極連接，NPN三極管的發(fā)射極與P/N+正向二極管模塊的正極連接，P/N+正向二極管模塊的負(fù)極與所述P/N外延二極管的正極及所述P/N+反向二極管的正極連接。由于所述P/N+正向二極管模塊包括N個P/N+正向二極管，當(dāng)一個LED的工作電壓偏高或偏低，可以通過相應(yīng)地增加或減少所包含的P/N+正向二極管的數(shù)目來同步調(diào)整所述P/N+正向二極管模塊的電壓，來確保LED保護(hù)二極管啟動后的工作電壓與所述一個LED的工作電壓相近。同時，在高工作電壓LED保護(hù)二極管的制造過程中也可以對P/N+正向二極管進(jìn)行數(shù)量上的選定，然后，將N個P/N+正向二極管的正極、 負(fù)極首尾依次串聯(lián)成一組連續(xù)的P/N+正向二極管，且一組連續(xù)的P/N+正向二極管的首尾正極、負(fù)極分別為所述P/N+正向二極管模塊的正極、負(fù)極，繼而可以實(shí)現(xiàn)高工作電壓LED保護(hù)二極管的電壓可調(diào)。因此，LED保護(hù)二極管啟動后的工作電壓等于PNP三極管、NPN三極管組成的可控硅電壓及N個P/N+正向二極管的電壓，與一個普通的LED的工作電壓相近。 當(dāng)多數(shù)目LED串聯(lián)電路中出現(xiàn)某一個LED損壞開路時，P/N+反向二極管直接與PNP三極管的be (基極-發(fā)射極)電極串聯(lián)組成啟動電路，當(dāng)所述損壞的LED的工作電壓大于P/N+反向二極管及PNP三極管的be正向電壓時，P/N+反向二極管出現(xiàn)擊穿，流過P/N+反向二極管的電流增大，該電流全部從PNP三極管的be電極通過，并可以在很小電流下迅速啟動NPN、 PNP組成的可控硅結(jié)構(gòu)，使所述LED保護(hù)二極管電路進(jìn)入工作狀態(tài)。
本發(fā)明雖然以較佳實(shí)施例公開如上，但其并不是用來限定權(quán)利要求，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以做出可能的變動和修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以本發(fā)明權(quán)利要求所界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種高工作電壓LED保護(hù)二極管，包括PNP三極管、NPN三極管、P/N+反向二極管、P/N外延二極管和P/N+正向二極管模塊；所述PNP三極管的發(fā)射極與所述P/N外延二極管的負(fù)極連接，所述PNP三極管的基極及P/N+反向二極管的負(fù)極與NPN三極管的集電極連接，所述PNP三極管的集電極與所述 NPN三極管的基極連接，所述NPN三極管的發(fā)射極與P/N+正向二極管模塊的正極連接，P/ N+正向二極管模塊的負(fù)極與所述P/N外延二極管的正極及所述P/N+反向二極管的正極連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高工作電壓LED保護(hù)二極管，其特征在于在所述P/N+正向二極管模塊的負(fù)極、所述P/N外延二極管的正極、所述P/N+反向二極管的正極連接處引出金屬鋁電極，在所述PNP三極管的發(fā)射極與所述P/N外延二極管的負(fù)極處引出電極。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高工作電壓LED保護(hù)二極管，其特征在于所述P/N+正向二極管模塊包括N個P/N+正向二極管，N為大于等于1的正整數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高工作電壓LED保護(hù)二極管，其特征在于所述N為1時，所述P/N+正向二極管的正極、負(fù)極分別為所述P/N+正向二極管模塊的正極、負(fù)極。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高工作電壓LED保護(hù)二極管，其特征在于所述N為大于1 時，所述各P/N+正向二極管的正極、負(fù)極首尾依次串聯(lián)成一組連續(xù)的P/N+正向二極管，且一組連續(xù)的P/N+正向二極管的首尾正極、負(fù)極分別為所述P/N+正向二極管模塊的正極、負(fù)極。
6.一種高工作電壓LED保護(hù)二極管的結(jié)構(gòu)，包括半導(dǎo)體襯底、形成所述半導(dǎo)體襯底上的N型外延層、穿透所述N型外延層與所述半導(dǎo)體襯底相連的第一隔離P+、第二隔離P+和第三隔離P+，由所述第一隔離P+和所述第二隔離 P+構(gòu)成第一隔離區(qū)，由所述第二隔離P+和所述第三隔離P+構(gòu)成第二隔離區(qū)；形成所述第一隔離區(qū)的第一 P基區(qū)和第二 P基區(qū)，形成所述第一 P基區(qū)上且與所述第一 P基區(qū)有部分重疊的第一發(fā)射區(qū)N+，形成所述第二 P基區(qū)中的第二發(fā)射區(qū)N+，由所述第一發(fā)射區(qū)N+和所述第一 P基區(qū)構(gòu)成的P/N+反向二極管，由所述半導(dǎo)體襯底、位于所述第一隔離區(qū)的所述N型外延層和所述第二 P基區(qū)構(gòu)成的PNP三極管，由位于所述第一隔離區(qū)的所述N型外延層、所述第二 P基區(qū)和所述第二發(fā)射區(qū)N+構(gòu)成的NPN三極管；形成所述第二隔離區(qū)的半導(dǎo)體襯底上、N型外延層底部區(qū)域中的N+埋層，形成所述第二隔離區(qū)中的N個第三P基區(qū)，形成所述每個第三P基區(qū)中的第三發(fā)射區(qū)N+，由所述每個第三P基區(qū)及形成所述每個第三P基區(qū)中的第三發(fā)射區(qū)N+構(gòu)成的N個P/N+正向二極管，形成所述第二隔離區(qū)中的第四P基區(qū)，形成所述第二隔離區(qū)的所述N型外延層中的右邊第四發(fā)射區(qū)N+，由位于所述第二隔離區(qū)的所述N型外延層、所述第四P基區(qū)和所述右邊第四發(fā)射區(qū)N+構(gòu)成的P/N外延二極管；位于上述結(jié)構(gòu)表面上的引線孔窗口，從所述引線孔窗口引出的各電極；位于所述半導(dǎo)體襯底底部的背面金屬。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高工作電壓LED保護(hù)二極管的結(jié)構(gòu)，其特征在于還包括分別形成所述第一P基區(qū)、所述第二發(fā)射區(qū)N+、所述第四P基區(qū)、所述右邊第四發(fā)射區(qū)N+及所述第一隔離P+和所述第三隔離P+上的引線孔窗口，形成所述每個P/N+正向二極管中的第三發(fā)射區(qū)N+和第三P基區(qū)上的引線孔窗口。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的高工作電壓LED保護(hù)二極管的結(jié)構(gòu)，其特征在于還包括形成所述第一P基區(qū)的引線孔窗口中的第一電極；形成所述第三隔離P+的引線孔窗口與所述右邊第四發(fā)射區(qū)N+的引線孔窗口之間的第六電極；形成平面上有將所述第六電極與第一電極相連的平面電極；如所述N為1個，形成所述第二發(fā)射區(qū)N+的引線孔窗口與所述第三 P基區(qū)的引線孔窗口之間的第二電極；形成所述第三發(fā)射區(qū)N+的引線孔窗口與所述第四P 基區(qū)的引線孔窗口之間的第五電極；如所述N為大于1時，形成所述第二發(fā)射區(qū)N+的引線孔窗口與所述第一 P/N+正向二極管中的第三P基區(qū)的引線孔窗口之間的第二電極；其后的每個P/N+正向二極管中的第三P基區(qū)的引線孔窗口與前一個P/N+正向二極管中的第三發(fā)射區(qū)N+的引線孔窗口之間形成的電極，形成所述第N個P/N+正向二極管中的第三發(fā)射區(qū) N+的引線孔窗口與所述第四P基區(qū)的引線孔窗口之間的第五電極。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高工作電壓LED保護(hù)二極管的結(jié)構(gòu)，其特征在于還包括形成所述結(jié)構(gòu)表面上的鈍化層。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高工作電壓LED保護(hù)二極管的結(jié)構(gòu)，其特征在于形成所述第二隔離區(qū)的所述N型外延層中的左邊第四發(fā)射區(qū)N+。
11.一種高工作電壓LED保護(hù)二極管的制造方法，包括如下步驟 提供半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底上形成第一氧化膜； 采用光刻工藝在所述第一氧化膜中蝕刻出N+埋層窗口 ； 對所述N+埋層窗口進(jìn)行摻雜形成N+埋層；去除所述第一氧化膜，在所述半導(dǎo)體襯底和所述N+埋層上沉積N型外延層；在所述N型外延層上形成第二氧化膜；采用光刻工藝在所述第二氧化膜中蝕刻出P+擴(kuò)散窗口 ；對所述P+擴(kuò)散窗口進(jìn)行摻雜形成隔離P+ ；去除所述第二氧化膜，在所述N型外延層沉積第三氧化膜；在所述第三氧化膜上對沉積后的第一光刻膠進(jìn)行光刻工藝，形成光刻膠P窗口，對所述光刻膠P窗口進(jìn)行摻雜，去除所述第一光刻膠，形成P基區(qū)；在所述第三氧化膜上對沉積后的第二光刻膠進(jìn)行光刻工藝，形成光刻膠N+窗口，對所述光刻膠N+窗口進(jìn)行摻雜，去除所述第二光刻膠，形成發(fā)射區(qū)； 在所述N型外延層上采用化學(xué)氣相沉積工藝生長第四氧化膜； 在所述發(fā)射區(qū)采用退火工藝，形成發(fā)射區(qū)N+ ； 采用光刻工藝在所述第四氧化膜中蝕刻出引線孔窗口； 在所述第四氧化膜和所述弓丨線孔窗口的表面沉積金屬，形成電極； 在所述半導(dǎo)體襯底的底部形成背面金屬。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的高工作電壓LED保護(hù)二極管的制造方法，其特征在于所述P基區(qū)至少包括第一 P基區(qū)、第二 P基區(qū)、第三P基區(qū)和第四P基區(qū)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的高工作電壓LED保護(hù)二極管的制造方法，其特征在于所述隔離P+至少包括第一隔離P+、第二隔離P+和第三隔離P+。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的高工作電壓LED保護(hù)二極管的制造方法，其特征在于所述發(fā)射區(qū)N+至少包括第一發(fā)射區(qū)N+、第二發(fā)射區(qū)N+、第三發(fā)射區(qū)N+和右邊第四發(fā)射區(qū)N+。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的高工作電壓LED保護(hù)二極管的制造方法，其特征在于所述隔離P+至少包括第一隔離P+、第二隔離P+和第三隔離P+，所述發(fā)射區(qū)N+至少包括第一發(fā)射區(qū)N+、第二發(fā)射區(qū)N+、第三發(fā)射區(qū)N+和右邊第四發(fā)射區(qū)N+。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的高工作電壓LED保護(hù)二極管的制造方法，其特征在于所述右邊第四發(fā)射區(qū)N+與鄰近的第三隔離P+為并列，或重疊，重疊部分為0 5um。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的高工作電壓LED保護(hù)二極管的制造方法，其特征在于所述第三P基區(qū)為N個，N為大于等于1的正整數(shù)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的高工作電壓LED保護(hù)二極管的制造方法，其特征在于所述N為1時，在所述第三P基區(qū)中注入形成第三發(fā)射區(qū)N+，并由所述第三P基區(qū)及位于所述第三P基區(qū)中形成的所述第三發(fā)射區(qū)N+構(gòu)成P/N+正向二極管。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的高工作電壓LED保護(hù)二極管的制造方法，其特征在于所述N為大于1時，在所述每個第三P基區(qū)中注入形成第三發(fā)射區(qū)N+，并由所述每個第三P基區(qū)及位于所述每個第三P基區(qū)中形成的第三發(fā)射區(qū)N+構(gòu)成N個P/N+正向二極管。
20.根據(jù)權(quán)利要求11所述的高工作電壓LED保護(hù)二極管的制造方法，其特征在于在所述隔離P+、所述第四氧化膜和所述電極的上面形成有鈍化層。
全文摘要
本發(fā)明提出一種高工作電壓LED保護(hù)二極管，包括PNP三極管、NPN三極管、P/N+反向二極管、P/N外延二極管和P/N+正向二極管模塊；PNP三極管的發(fā)射極與P/N外延二極管的負(fù)極連接，PNP三極管的基極、P/N+反向二極管的負(fù)極與NPN三極管的集電極連接，PNP三極管的集電極與NPN三極管的基極連接，NPN三極管的發(fā)射極與P/N+正向二極管模塊的正極連接，P/N+正向二極管模塊的負(fù)極與P/N外延二極管的正極及P/N+反向二極管的正極連接。通過本發(fā)明可解決多數(shù)目LED串聯(lián)形成的高工作電壓LED電路因任一LED損壞后，LED保護(hù)二極管可以在很小的電流下迅速觸發(fā)啟動以保證其它LED繼續(xù)正常工作。
文檔編號H01L27/02GK102437155SQ20111040951
公開日2012年5月2日 申請日期2011年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月9日
發(fā)明者崔建, 徐敏杰, 王平, 王英杰, 韓健 申請人:杭州士蘭集成電路有限公司