專利名稱：固體放電二極管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是一種電流型硅浪涌保護(hù)器件，屬于半導(dǎo)體晶閘管技術(shù)領(lǐng)域。
固體放電管是一種用作通信機(jī)、數(shù)據(jù)傳送機(jī)和半導(dǎo)體集成電路等的保護(hù)器。現(xiàn)有的固體放電管通常采用臺面結(jié)構(gòu)或采用限壓環(huán)、等勢環(huán)結(jié)構(gòu)，臺面結(jié)構(gòu)的器件工藝復(fù)雜，需采用玻璃鈍化技術(shù)，采用限壓環(huán)，等勢環(huán)結(jié)構(gòu)的器件因結(jié)構(gòu)復(fù)雜而不利于提高成品率。
本實用新型的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、制作工藝簡便的固體放電二極管，具有生產(chǎn)成本低，成品率高等特點(diǎn)，便于在國內(nèi)推廣應(yīng)用。
本實用新型采用雙向二端硅復(fù)合可控硅結(jié)構(gòu)，可由n型硅底、硼擴(kuò)散區(qū)和磷擴(kuò)散區(qū)組成，其特點(diǎn)是兩個硼擴(kuò)散區(qū)位于襯底正反兩面，兩個磷擴(kuò)散區(qū)位于兩個硼擴(kuò)散區(qū)內(nèi)的兩側(cè)，兩個磷擴(kuò)散區(qū)內(nèi)有均勻分布的圓形短路點(diǎn)，整個器件構(gòu)成旋轉(zhuǎn)180°的軸對稱結(jié)構(gòu)。圓形短路點(diǎn)的圓心位置可以呈正三角形分布，也可以呈正方形分布。為了解決起始觸發(fā)電流的均勻性問題，磷擴(kuò)散區(qū)兩側(cè)邊緣相對于短路點(diǎn)為半圓形結(jié)構(gòu)。
本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有結(jié)構(gòu)和工藝簡單、成本低和成品率高等優(yōu)點(diǎn)，不需要用分壓環(huán)，截止環(huán)和玻璃鈍化技術(shù)。與氣體放電管相比，具有響應(yīng)快、漏電小、絕緣電阻大、性能穩(wěn)定、電流容量大和壽命長等優(yōu)點(diǎn)，可用于對雷擊、電力感應(yīng)和電力線碰觸而有可能損壞設(shè)備的保護(hù)，例如各種通信機(jī)(電子交換機(jī)、程控交換機(jī)、傳真機(jī)、無線機(jī)等)、數(shù)據(jù)傳送機(jī)的防雷浪涌保護(hù)，通信電路的交流線混觸保護(hù)，以及各種集成電路(IC)和超大規(guī)模集成電路(LSI)等半導(dǎo)體器件的保護(hù)。


圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為實施方案的平面結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為器件的電流-電壓(I-V)特性曲線圖。
本實用新型可采用附圖所示的方案實現(xiàn)。如圖1所示，根據(jù)VBR要求，可選用一定電阻率、晶向為(111)和n型雙面拋光硅片n3；經(jīng)過一次氧化，采用雙面光刻技術(shù)刻出雙面硼擴(kuò)散區(qū)，采用微晶硼擴(kuò)散源擴(kuò)散形成雙面硼擴(kuò)散區(qū)P2和P4，再采用雙面光刻技術(shù)，以三氯氧磷(POCl3)液態(tài)源擴(kuò)散形成磷擴(kuò)散區(qū)n1和n5，第三次雙面光刻刻出引線孔，再雙面金屬化，其中一面可以為鋁(Al)層；另一面可以為多層金屬，如鉻鎳金(CrNiAu)，再通過雙面光刻形成金屬內(nèi)電極；最后采用雙面封裝技術(shù)進(jìn)行燒焊封裝。封裝可用采兩種方式實現(xiàn)，第一是采用塑封，將多層電極一面用鉛錫合金燒焊在底座上，另一面用硅鋁絲超聲壓焊，使鋁電極與管腳相連，然后塑封。第二是采用金屬電極燒焊，用鉛錫合金燒焊，先燒好一面，再燒另一面，形成電極T1和T2。圖2中的A-A’為剖面位置，Y-Y’為旋轉(zhuǎn)180°對稱軸，(1)為正三角形分布的短路點(diǎn)，(2)為半圓形的磷擴(kuò)散區(qū)邊緣，(3)為硼擴(kuò)散區(qū)，(4)為n硅襯底，圖1中的(5)為內(nèi)電極，(6)為SiO2。襯底也可采用P型硅，此時兩個摻硼區(qū)位于兩個摻磷區(qū)內(nèi)的兩側(cè)。當(dāng)圖1中的T1端加正電壓、T2端加負(fù)電壓時，其I-V特性如圖3中的第一象限所示。當(dāng)外加電壓V未達(dá)到其擊穿電壓VBR時，固體放電二極管呈現(xiàn)高阻(109～1010Ω)，漏電電流極小(50V時小于1μA)；當(dāng)V≥VBR時，電流陡增；當(dāng)V達(dá)到轉(zhuǎn)折電壓VBo時，進(jìn)入負(fù)的微分電導(dǎo)區(qū)(dI/dV＜0)，此時電流極大，導(dǎo)通電阻極小。隨著浪涌電壓減小，通過器件的電流逐漸回流，當(dāng)電流I降到維持電流IH時，器件從低阻態(tài)迅速轉(zhuǎn)變到高阻態(tài)，這就完成了一次放電過程。當(dāng)T1加負(fù)電壓、T2加正壓時，其I-V特性如圖3中的第三象限所示。
權(quán)利要求1.一種用于防止雷電浪涌損壞電子設(shè)備和器件的固體放電二極管，由n型硅襯底、硼擴(kuò)散區(qū)和磷擴(kuò)散區(qū)構(gòu)成，其特征在于兩個硼擴(kuò)散區(qū)位于襯底正反兩面，兩個磷擴(kuò)散區(qū)位于兩個硼擴(kuò)散區(qū)內(nèi)的兩側(cè)，兩個磷擴(kuò)散區(qū)內(nèi)都有均勻分布的圓形短路點(diǎn)，整個器件構(gòu)成旋轉(zhuǎn)180°的軸對稱結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體放電二極管，其特征在于圓形短路點(diǎn)的圓心位置呈正三角形分布。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的固體放電二極管，其特征在于磷擴(kuò)散區(qū)兩側(cè)邊緣相對于短路點(diǎn)為半圓形結(jié)構(gòu)。
專利摘要固體放電二極管是一種用于防止雷電浪涌損壞電子設(shè)備和器件的保護(hù)器，它由在n型硅襯底雙面制作硼擴(kuò)散區(qū)和磷擴(kuò)散區(qū)構(gòu)成，兩個磷擴(kuò)散區(qū)位于兩個硼擴(kuò)散區(qū)內(nèi)的兩側(cè)，并且有均勻分布的圓形短路點(diǎn)，整個器件構(gòu)成旋轉(zhuǎn)180°的軸對稱結(jié)構(gòu)，短路點(diǎn)位置為正三角形(也可為正方形)分布，磷擴(kuò)散區(qū)兩側(cè)邊緣為半圓形結(jié)構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)和工藝簡單，成本低和成品率高等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號H01L29/86GK2247873SQ9523966
公開日1997年2月19日 申請日期1995年4月28日 優(yōu)先權(quán)日1995年4月28日
發(fā)明者唐國洪, 陳德英 申請人:東南大學(xué)