[發明專利]一種防電源反接防雙向浪涌器件及其制造方法

有效

• 申請號: 201710175997.8
• 申請日: 2017-03-21
• 公開（公告）號: CN106972014B
• 公開（公告）日: 2019-07-19
• 發明（設計）人: 鄒有彪;劉宗賀;王泗禹;徐玉豹
• 申請（專利權）人: 富芯微電子有限公司
• 主分類號: H01L27/02
• 分類號: H01L27/02;H01L21/8222
• 代理公司: 北京和信華成知識產權代理事務所(普通合伙) 11390
• 代理人: 胡劍輝

本發明屬于半導體技術領域，尤其涉及一種具有防電源反接防雙向浪涌器件，主要由防電源反接單元和瞬態抑制單元構成的三端子保護器件，所述防電源反接單元包括至少一個二極管D；所述瞬態抑制單元包括至少一個雙向TVS瞬態抑制二極管和至少一個單向TVS瞬態抑制二極管器件。本發明的防電源反接防雙向浪涌器件，當用電終端因為啟?；蛘吒行载撦d開關等動作產生浪涌電壓時，單向TVS瞬態抑制二極管及雙向TVS瞬態抑制二極管能對浪涌過電壓進行鉗位，從而防止用電終端負載對電源產生沖擊，保證電源供電的純凈。可以只用一個芯片同時實現防電源反接及雙向浪涌防護功能，同時能減小電源模塊PCB板的面積，從而大大降低成本。

技術領域

本發明屬于半導體技術領域，尤其涉及一種具有防電源反接防雙向浪涌器件及其制造方法。

背景技術

在復雜電磁環境下工作的電子電路經常會遭遇瞬變電壓浪涌的沖擊，電壓浪涌會導致電子電路系統的誤動作甚至損壞。為了防止瞬變的浪涌電壓對整個電路系統的沖擊，提高電子系統的可靠性，浪涌保護成為了現代電子電路必須考慮的問題。TVS型浪涌保護電路具有精確導通、無限重復、電壓范圍寬(幾伏到幾百伏)和快速響應(ns級)、準確鉗位的優越性能，因而廣泛應用在電源、通信線路以及各類電子電路的防護。

由直流電源供電的用電終端在維修更換時極有可能把終端的正負極與電源的正負極接反，造成短路導致終端及電源損壞，同時電源電壓會受其他負載或外界環境的影響而引入電壓瞬態脈沖，引起電源所供電終端的誤動作及損壞。因此為了提高產品的可靠性，在電源供電設計上一般會考慮電源的浪涌防護以及反接防護。目前直流電源電壓浪涌防護主要是采用單向功率TVS管進行防護，其典型電路如圖1所示，單向TVS將正向浪涌鉗位到安全水平防止電源電壓浪涌損壞后端負載線路；防電源反接保護電路如圖2所示，當電源極性正確時，圖中NMOS中源漏之間的寄生二極管先導通，此時，MOS的S極對地電壓約為0.7V，G極電壓由于穩壓管的作用被穩到5V以上的電位，使得VGS大于NMOS的開啟電壓，于是NMOS導通，將寄生二極管短路，因此電流只經過NMOS，而不經過寄生二極管。當電源接反時，VGS＝0，MOS截止，寄生二極管反偏，電源開路，終端電路得以保護。

發明內容

本發明的技術目的是提出了一種新的具有防止電源反接和雙向浪涌防護功能的器件。

實現本發明目的的技術方案是：

一種防電源反接防雙向浪涌器件，主要由防電源反接單元和瞬態抑制單元構成的三端子保護器件，所述防電源反接單元包括至少一個二極管D；所述瞬態抑制單元包括至少一個雙向TVS瞬態抑制二極管和至少一個單向TVS瞬態抑制二極管。

具體地，所述二極管D為一個，雙向TVS瞬態抑制二極管為一個，單向TVS瞬態抑制二極管為一個。

進一步地，所述二極管D的陽極與雙向TVS瞬態抑制二極管的一端相連，構成第一主端子T1；二極管D的陰極與雙向TVS瞬態抑制二極管的另一端相連并與單向TVS瞬態抑制二極管的陰極端相連構成第三主端子T3；單向TVS瞬態抑制二極管的陽極端為第二主端子T2。

進一步地，所述二極管D包括：n型半導體襯底，形成于n型半導體襯底中的p型接觸區，形成于n型半導體襯底中的n型接觸區；所述二極管D還包括形成于p型接觸區及n型接觸區中的金屬電極，兩個金屬電極分別構成第一主端子T1、第三主端子T3的一部分。

具體地，所述p型接觸區為p型摻雜的半導體區域或肖特基勢壘區域。

進一步地，所述雙向TVS瞬態抑制二極管包括：n型半導體襯底，形成于n型半導體襯底中的p阱，形成于p阱中的n阱以及形成于n阱中的兩塊p型半導體區域；所述雙向TVS瞬態抑制二極管還包括形成于兩個p型接觸區中的兩個金屬電極，兩個電極分別構成第一主端子T1、第三主端子T3的一部分。