[實用新型]具有過壓保護的半導體器件及基于此器件的雙向極性器件

有效

• 申請號: 201220168523.3
• 申請日: 2012-04-20
• 公開（公告）號: CN202585422U
• 公開（公告）日: 2012-12-05
• 發明（設計）人: 謝可勛;西里奧艾珀里亞科夫
• 申請（專利權）人: 謝可勛;浙江美晶科技有限公司
• 主分類號: H01L29/45
• 分類號: H01L29/45;H01L29/06
• 代理公司: 湖州金衛知識產權代理事務所(普通合伙) 33232
• 代理人: 趙衛康

技術領域

本實用新型涉及半導體器件，特別是一種具有過壓保護的半導體器件及基于此器件的雙向極性器件。

背景技術

已知的具有過壓保護的半導體器件，具有一個較低擊穿電壓區域，位于靠近相鄰陰極基區和陽極基區之間的交界處，如P·Svedberg的美國專利號為4,282,555的專利所公開的半導體器件的低壓保護方式。

這個區域具有和陰極基區一樣的導電類型，然而具有比陰極基區更高的摻雜濃度，且由于該區域的高摻濃度使該區域與鄰近陽極基區交界處PN結的電場強度高于陽極基區與陰極基區交界處PN結的電場強度，因此，導致擊穿首先發生在該區域，最終器件在鄰近該區域開始開啟過程。

在已有的過壓保護器件中，引入上述低擊穿電壓區域，可以獲得較低的保護電壓閾值，然而，此種過壓保護器件會導致開關開啟過程中電流在各陰陽極交界處的不均勻性，局限了器件的過電流承受能力。

如圖1所示，現有技術中的具有過壓保護的半導體器件由以下部分組成：N型襯底1、P型區域一2、多個N+型區域一3、P+型區域二5、P型區域二6、連接P型區域一2及N+型區域一3的金屬接觸一7、連接P型區域二6的金屬接觸二8；當在金屬接觸一7和金屬接觸二8之間加電壓(金屬接觸二8相對金屬接觸一7為正電壓)，N型襯底1和P型區域一2之間、N型襯底1和P+型區域二5之間邊界處的PN結被反向偏置；由于N型襯底1和P+型區域二5之間的PN結上的電勢梯度較高，這個區域首先開始擊穿；擊穿電流流經P型區域一2到金屬接觸一7，最終導致N+型區域一3(陰極)和P型區域一2(基區)之間的邊界在最靠近P+型區域二5的部分的PN結的電勢差的增大；當這些地方的PN結勢壘被降得足夠低時，電子將從N+型區域一3流入P型區域一2，并被反向偏置的N型襯底1和P型區域一2之間的PN結所收集；流入N型襯底1內的電子由于表現為負電荷聚集從而將降低N型襯底1和P型區域二6之間的PN結勢壘高度，P型區域二6的空穴將流入N型襯底1，并被反向偏置的N型襯底1和P型區域一2之間的PN結收集，導致電子進一步從N+型區域一3流入P型區域一2；上述正反饋機制最終導致使該半導體器件進入低阻導通狀態。

可見，此種器件在導通過程中，各N+型區域一3和P型區域一2之間的PN結電流密度不均勻，且導通首先發生在最靠近P+型區域二5的N+型區域一3的邊界處，該處N+型區域一3和P型區域一2之間的PN結電流密度將容易且快速達到半導體材料的所能承受的臨界值，從而導致器件損壞。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種具有過壓保護的半導體器件，相比背景技術，其在導通的過程中，靠近擊穿處的陰極與陰極基區之間的PN結的電流密度，較不易達到半導體材料所能承受的臨界值，提高了過電流承受能力，從而提高的器件工作的可靠性。

本實用新型的上述技術目的是通過以下技術方案得以實現的：一種具有過壓保護的半導體器件，它包括?????呈第一導電類型的襯底，

設于所述襯底上部呈第二導電類型的第一區域，

設于所述第一區域上部且呈第一導電類型的多個第二區域，

設于所述襯底下表面且呈第二導電類型的第三區域，

連接于第一區域、第二區域的第一金屬接觸，

連接于所述第三區域的第二金屬接觸；

所述襯底在與第一區域的下表面交界處具有多個起伏區域；每個所述起伏區域都對應于相應的第二區域之間。

此種半導體器件在導通的過程，擊穿首先發生在任一起伏區域，流入第一區域的擊穿電流將同時加大靠近擊穿處的第二區域與位于相應第二區域之間的第一區域邊緣處PN結的電勢差，從而相比背景技術，靠近擊穿處的陰極與陰極基區之間的PN結的電流密度，較不易達到半導體材料所能承受的臨界值，提高了過電流承受能力，從而提高的器件工作的可靠性。

作為本實用新型的優選，每個所述起伏區域都對應位于相應的兩個第二區域之間的正中處。

進一步提高靠近擊穿處各陰極與陰極基區之間的PN結的電流密度的均勻性，進一步提高過電流能力，提高可靠性。????本實用新型還提供一種具有過壓保護的雙向極性半導體器件，它包括?????呈第一導電類型的襯底，

設于所述襯底上部且呈第二導電類型的第一區域，

設于所述襯底下部且呈第二導電類型的第四區域，

設于所述第一區域上部且都呈第一導電類型的多個第二區域，

設于所述第四區域下部且都呈第一導電類型的多個第五區域，

連接于第一區域、第二區域的第一金屬接觸，

連接于第四區域、第五區域的第三金屬接觸；