[實用新型]具有深阱結構的可編程半導體抗浪涌保護器件

無效

• 申請號: 200920230902.9
• 申請日: 2009-08-26
• 公開（公告）號: CN201498983U
• 公開（公告）日: 2010-06-02
• 發明（設計）人: 曼恩格;孫志斌;歐新華;張守明
• 申請（專利權）人: 蘇州晶訊科技股份有限公司
• 主分類號: H02H9/04
• 分類號: H02H9/04;H01L27/082;H01L29/861;H01L29/74;H01L29/732;H01L29/06
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 馬明渡

技術領域

本實用新型涉及一種過壓保護器件，特別涉及電話網絡中的程控交換機上，用來對用戶線接口電路(SLIC)板實現保護的可編程半導體抗浪涌保護器件。

背景技術

隨著電話通訊網絡的發展，如何才能有效防止雷擊、交流電源波動或電磁感應而引起的浪涌過壓對通訊設備造成破壞，一直是本領域技術人員關注的重要問題。繼歐美各國頒布了各自的通訊設備抗雷擊浪涌標準后，我國也于1998年頒布了《中華人民共和國通信行業標準電信終端設備防雷擊技術要求及實驗方法YD/T9931998》。在短短的幾十年間，抗浪涌保護器件歷經了氣體放電管、TVS二極管、半導體固體放電管和可編程抗浪涌保護器件。

《現代電子技術》雜志2005年第9期總第200期公開了一篇題目為“可編程半導體抗浪涌保護器件”，作者為張方、蘇秋萍的文章。文章介紹了第四代可編程抗浪涌保護器件P61089的電路結構(如附圖1所示)和工作原理，分析了他在程控交換機上對用戶線接口電路(SLIC)板的保護機理，結果表明P61089是雙路雙向半導體抗浪涌保護器件，他也是基于PNPN結構和原理，在前三代半導體抗浪涌保護器件的基礎上性能大為提高，同時，他又增加了對正向浪涌起箝位作用的正向保護二極管和起觸發作用的門控三極管，從而可對保護電壓進行硬件編程(編程范圍對地為-10～-75V)，目前P61089幾乎被所有的程控交換機用來對SLIC板實現保護。但由于雷擊浪涌對電話通訊設備損害仍在繼續，這對半導體抗浪涌保護器件的抗雷擊性能提出了更高的要求，而目前的可編程抗浪涌保護器件P61089經雷擊性能測試只能達到2000V左右，因此如何提高當前可編程半導體抗浪涌保護器件承受雷擊浪涌的能力和能量的泄放能力是本實用新型研究的問題。

發明內容

本實用新型提供一種具有深阱結構的可編程半導體抗浪涌保護器件，旨在通過改進結構設計來提高目前可編程半導體抗浪涌保護器件承受雷擊浪涌的能力和能量的泄放能力，克服現有技術在這方面的不足。

為達到上述目的，本實用新型采用的技術方案是：一種具有深阱結構的可編程半導體抗浪涌保護器件，由一個、兩個或四個保護單元組成，每個保護單元均由一個PN結二極管、一個PNPN型晶閘管和一個NPN型三極管組成，其中，二極管的陽極與晶閘管的陰極相連并共同作為保護單元的K端口，二極管的陰極與晶閘管的陽極以及三極管的集電極相連并共同作為保護單元的A端口，三極管的發射極與晶閘管的控制極相連，三極管的基極作為保護單元的G端口；

其創新在于：以一塊N型半導體襯底作為基片，在俯視平面上，每個保護單元對應一個半導體有源區域，每個半導體有源區域由一個二極管區、一個晶閘管區和一個三極管區組成；

在橫截面上，所述基片正面的二極管區從上向下依次設有P+擴散層和P擴散層，基片反面的二極管區從下向上設有N+注入層，所述二極管區的P擴散層與N+注入層之間為基片自身的N型輕摻雜層，以此在二極管區自上而下構成雜質濃度按P+、P、N、N+梯度次序變化的PN結；在P擴散層與N型輕摻雜層相連的交界面上設有一組深阱，這組深阱在交界面上間隔分布，其中，每個深阱由所述N型輕摻雜層頂部向下挖孔或開溝后，在孔內或溝內淀積P雜質或P-雜質材料形成，孔內或溝內淀積的P雜質或P-雜質材料的頂部與P擴散層底部相連，以此在PN結中形成凹凸型交界面。

上述技術方案中的有關內容解釋如下：

1、上述方案中，在橫截面上，所述基片正面的晶閘管區從上向下依次設有N+注入層和P擴散層，基片反面的晶閘管區從下向上設有P+擴散層，所述晶閘管區的P擴散層與P+擴散層之間為基片自身的N型輕摻雜層，以此在晶閘管區自下而上構成PNPN型晶閘管。所述晶閘管區的N+注入層中，間隔設置一組短路孔，每個短路孔的頂部均與N+注入層上方所設的上金屬層相連，N+注入層下方的P擴散層通過短路孔向上延伸至上金屬層。

2、上述方案中，在橫截面上，所述基片正面的三極管區從上向下依次設有第一N+注入層和P擴散層，基片反面的三極管區從下向上設有第二N+注入層，所述三極管區的P擴散層與第二N+注入層之間為基片自身的N型輕摻雜層，以此在三極管區自上而下構成NPN型三極管。所述三極管區的P擴散層在水平外周邊緣位置上設有P+擴散環，該P+擴散環與三極管區的P擴散層相連。