[實用新型]雙向瞬態電壓抑制二極管

有效

• 申請號: 201420338708.3
• 申請日: 2014-06-24
• 公開（公告）號: CN204011437U
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發明（設計）人: 王艷春
• 申請（專利權）人: 寧波比亞迪半導體有限公司
• 主分類號: H01L29/861
• 分類號: H01L29/861;H01L29/06
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術領域

本實用新型屬于基本電氣元件領域，涉及半導體器件，特別涉及一種雙向瞬態電壓抑制二極管。

背景技術

瞬態電壓抑制二極管（Transient Voltage Suppressor Diode，簡稱TVS）是由硅通過擴散工藝形成的PN結半導體二極管器件。當TVS 的兩極受到反向瞬態高能量沖擊時，它能以10-12s 量級的時間將其兩極間的高阻抗變為低阻抗，以吸收高達數千瓦的浪涌功率，使兩極間的電壓箝位在一個預定值，有效保護了電子線路中的精密元器件免受各種浪涌脈沖和靜電的損壞。TVS 有單向型（Unidirectional）TVS 和雙向型（Bi-directional）TVS 兩種。雙向型TVS等同于由兩只單向TVS 反向串接而成，使用時無論浪涌脈沖和靜電從正向或反向沖擊都可以很好的保護器件。

傳統的雙向瞬態電壓抑制二極管一般由縱向的NPN或者PNP結構組成，如圖1所示，該N型雙向瞬態電壓抑制二極管包括：陰極金屬層101，陰極金屬層101上面依次是N+襯底102、N-外延層103、P阱區104、N+有源區105、絕緣護層106和陽極金屬層107。由此結構形成的雙向瞬態電壓抑制二極管，無論從陽極或者陰極加電壓，始終都一個PN結處于反偏狀態，因此可以達到雙向電壓箝位的功能。

該工藝形成的瞬態電壓抑制二極管，因N-外延層103和P阱區104形成的PN結和P阱區104和N+有源區105形成的PN結面積和結構的不對稱（P阱區104和N+有源區105形成的PN結面積始終小于N-外延層103和P阱區104形成PN結面積，且被P阱區104和N+有源區105形成的PN結包圍），造成該器件正反向抑制電壓和浪涌電流的不對稱，使得該器件工作在正向和反向時抑制電壓和浪涌電流偏差較大，這對其保護的器件是致命的，很容易引起被保護電路單向燒毀的情況發生。

實用新型內容

本實用新型旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一，特別創新地提出了一種雙向瞬態電壓抑制二極管。

為了實現本實用新型的上述目的，根據本實用新型的第一個方面，本實用新型提供了一種雙向瞬態電壓抑制二極管，其包括：襯底，所述襯底為重摻雜；在所述襯底內形成有埋層，所述埋層摻雜濃度大于所述襯底摻雜濃度，所述埋層導電類型與所述襯底的導電類型相同；在所述襯底的正面形成有外延層，所述外延層為輕摻雜，其導電類型與所述襯底的導電類型相同；在所述外延層內形成有阱區，其導電類型與所述襯底的導電類型相反；在所述外延層內，位于所述埋層上方的位置上形成有第一有源區，其導電類型與所述襯底的導電類型相同；在所述阱區內，位于所述第一有源區水平的方向上同時形成有第二有源區和第三有源區，所述第二有源區和第三有源區具有相同的導電類型和摻雜濃度，其摻雜濃度大于所述外延層摻雜濃度，且其導電類型與所述第一有源區導電類型相同，所述第二有源區與所述第三有源區的形狀相同，所述第二有源區和所述阱區形成的PN結面積與所述第三有源區和所述阱區形成的PN結面積之比為100:1-1:100；在所述第二有源區和第三有源區的四周分別形成有第一保護環和第二保護環，其摻雜濃度小于所述第二有源區和第三有源區的摻雜濃度，且其導電類型與所述第一有源區導電類型相同，所述第一保護環和第二保護環的深度小于所述第二有源區和第三有源區的深度；在所述埋層和所述第一有源區之間形成有導通層，所述導通層使所述埋層和所述第一有源區相連形成完整的電流通道；在所述外延層之上形成有保護層，所述保護層上有若干個接觸孔，使所述第一有源區、第二有源區和第三有源區部分暴露；在所述保護層之上和所述接觸孔內形成有互不相連的陽極金屬層和橋接金屬層；所述陽極金屬層與所述第二有源區相連，所述第三有源區通過所述橋接金屬層與第一有源區相連；所述陽極金屬層覆蓋所述第一保護環，所述橋接金屬層覆蓋所述第二保護環；在所述襯底的背面形成有陰極金屬層。

本實用新型通過設置同時形成的且具有相同導電類型、摻雜濃度和形狀的第二有源區和第三有源區，將傳統的雙向瞬態電壓抑制二極管的縱向NPN或PNP結構轉化為橫向NPN或者PNP結構，并通過由導通層、埋層和第一有源區形成的電流通道，使得本實用新型的雙向瞬態電壓抑制二極管無論是施加正向電壓還是反向電壓，都能保證正反向抑制電壓對稱，而且整體器件結構為縱向結構，保證了其過電流能力，不影響封裝。

本實用新型的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本實用新型的實踐了解到。

附圖說明