專利名稱：具有過壓保護的半導(dǎo)體器件及基于該器件的雙向極性器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及半導(dǎo)體器件，特別是一種具有過壓保護的半導(dǎo)體器件及基于該器件的雙向極性器件。
背景技術(shù)：
已知的半導(dǎo)體多層保護器件，在陰極基區(qū)和陽極基區(qū)的交界處鄰近陰極區(qū)域的地方，放置了一個低的擊穿電壓區(qū)域，類似于一個觸發(fā)器，且該觸發(fā)器延伸跨接在兩個基區(qū)上，如L. R. Avery的美國專利號為5，072，273的專利所公布低觸發(fā)電壓半導(dǎo)體保護器件，這種器件的導(dǎo)通方式優(yōu)于依賴陽極基區(qū)和陰極基區(qū)之間PN結(jié)擊穿電壓的方法，解決了由于半導(dǎo)體材料本身的缺陷將無法使擊穿閾值電壓在所述基區(qū)間PN結(jié)的整個邊界上達成均勻一致的問題，但同時也限制了此種保護器件總的過電流承受能力。 如圖I所示，現(xiàn)有技術(shù)中的半導(dǎo)體多層過壓保護器由以下組成N型襯底1、P型區(qū)域2、P+區(qū)域一 3、N+區(qū)域一 4、N+區(qū)域二 5、N+區(qū)域三6、P+區(qū)域二 7、連接P+區(qū)域一 3和N+區(qū)域一 4的金屬接觸一 8、連接N+區(qū)域三6和P+區(qū)域二 7的金屬接觸二 9 ;當(dāng)在金屬接觸一 8和金屬接觸二 9之間加上偏置電壓,金屬接觸一 8相對于金屬接觸二 9為負,N型襯底I和P型區(qū)域2之間、以及N+區(qū)域二 5和P型區(qū)域2之間的PN結(jié)被反向偏置，由于N+區(qū)域二 5和P型區(qū)域2之間PN結(jié)的電勢梯度高于N型襯底I和P型區(qū)域2之間PN結(jié)的電勢梯度，PN結(jié)擊穿所需的電場強度首先在N+區(qū)域二 5和P型區(qū)域2之間的PN結(jié)形成；N+區(qū)域二 5和P型區(qū)域2之間的PN結(jié)的擊穿電流增加，導(dǎo)致離P+區(qū)域一 3最遠端的部分N+區(qū)域一 4與P型區(qū)域2之間的電勢差增加，直至該處的PN結(jié)勢壘足夠低到電子可以從N+區(qū)域一 4到P型區(qū)域2為止，進而這些電子被N型襯底I和P型區(qū)域2之間反向偏置的PN結(jié)所收集，使在N型襯底I出現(xiàn)的負電荷呈聚集狀，從而降低N型襯底I和P+區(qū)域二 7之間PN結(jié)的勢壘高度，使空穴從P+區(qū)域二 7流入N型襯底1，這些空穴會被N型襯底I和P型區(qū)域2之間PN結(jié)所收集，從而進一步導(dǎo)致電子從N+區(qū)域一 4流出，此正反饋機制最終導(dǎo)致該多層器件進入低阻的導(dǎo)通態(tài)?？梢?，導(dǎo)通過程發(fā)生于N+區(qū)域一 4的邊緣，P型區(qū)域2和N+區(qū)域一 4之間的PN結(jié)的電流密度將容易且較快達到半導(dǎo)體材料的所能承受的臨界值，從而易損壞器件。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種具有過壓保護的半導(dǎo)體器件，它具有較高的過電流性能，提高了器件的可靠性。本實用新型的上述技術(shù)目的是通過以下技術(shù)方案得以實現(xiàn)的具有過壓保護的半導(dǎo)體器件，它包括呈第一導(dǎo)電類型的襯底，設(shè)于所述襯底上部的至少兩個呈第二導(dǎo)電類型的第一區(qū)域，設(shè)于所述第一區(qū)域上部的呈第一導(dǎo)電類型的第二區(qū)域；[0010]每個第一區(qū)域的上部至少設(shè)有一個第二區(qū)域；所述襯底在相鄰第一區(qū)域之間形成第一開口區(qū)域；每個第一開口區(qū)域處都設(shè)有一個連接所述襯底及相鄰第一區(qū)域的呈第二導(dǎo)電類型的第三區(qū)域；所述襯底的下部設(shè)有呈第二導(dǎo)電類型的第四區(qū)域；所述第三區(qū)域上方設(shè)有第一絕緣層，且所述第一絕緣層沿相應(yīng)第三區(qū)域的兩側(cè)延伸并覆蓋部分第一區(qū)域；第二區(qū)域與第一區(qū)域都連接有第一金屬接觸；所述第四區(qū)域連接有第二金屬接觸。在導(dǎo)通過程中，由于擊穿電壓會通過第三區(qū)域同時流入相鄰的兩個第一區(qū)域，從而同時加大此兩個第一區(qū)域內(nèi)的第二區(qū)域邊緣的電勢差，從而相對背景技術(shù)，本實用新型具有更高的過電流能力，提高了器件的可靠性。本實用新型的目的還在于提供一種具有過壓保護的雙向極性半導(dǎo)體器件，它包括
呈第一導(dǎo)電類型的襯底，設(shè)于所述襯底上部的至少兩個呈第二導(dǎo)電類型的第一區(qū)域，設(shè)于所述襯底下部的至少兩個呈第二導(dǎo)電類型的第五區(qū)域，設(shè)于所述第一區(qū)域上部的呈第一導(dǎo)電類型的第二區(qū)域，設(shè)于所述第五區(qū)域下部的呈第一導(dǎo)電類型的第六區(qū)域；每個第一區(qū)域的上部至少設(shè)有一個第二區(qū)域；每個第五區(qū)域的下部至少設(shè)有一個第六區(qū)域；所述襯底在相鄰第一區(qū)域之間形成第一開口區(qū)域；每個第一開口區(qū)域處都設(shè)有一個連接所述襯底及相鄰第一區(qū)域的呈第二導(dǎo)電類型的第三區(qū)域； 所述襯底在相鄰第五區(qū)域之間形成第二開口區(qū)域；每個第二開口區(qū)域處都設(shè)有一個連接所述襯底及相鄰第五區(qū)域的呈第二導(dǎo)電類型的第七區(qū)域；所述第三區(qū)域上方設(shè)有第一絕緣層，且所述相應(yīng)第一絕緣層沿相應(yīng)第三區(qū)域的兩側(cè)延伸并覆蓋部分第一區(qū)域；所述第七區(qū)域的下方設(shè)有第二絕緣層，且所述相應(yīng)第二絕緣層沿相應(yīng)第七區(qū)域的兩側(cè)延伸并覆蓋部分第五區(qū)域；第二區(qū)域與第一區(qū)域都連接有第一金屬接觸；第五區(qū)域與第六區(qū)域都連接有第三金屬接觸。綜上所述，本實用新型具有以下有益效果本實用新型在導(dǎo)通過程中，具有較高的過電流能力，從而提高了器件運行的可靠性，也提高了使用壽命。

圖I是背景技術(shù)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是實施例I結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是實施例2結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，1、N型襯底，2、P型區(qū)域，3、P+區(qū)域一，4、N+區(qū)域一，5、N+區(qū)域二，6、N+區(qū)域三，7、P+區(qū)域二，8、金屬接觸一，9、金屬接觸二，10、襯底，11、第一區(qū)域，12、第一開口區(qū)域，13、第二區(qū)域，14、第三區(qū)域，15、第四區(qū)域，16、第一絕緣層，17、第一金屬接觸，18、第二金屬接觸，19、第五區(qū)域，20、第六區(qū)域，21、第二開口區(qū)域，22、第七區(qū)域，23、第二絕緣層，24、第三金屬接觸。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步詳細說明。本具體實施例僅僅是對本實用新型的解釋，其并不是對本實用新型的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀完本說明書后可以根據(jù)需要對本實施例做出沒有創(chuàng)造性貢獻的修改，但只要在本實用新型的權(quán)利要求范圍內(nèi)都受到專利法的保護。實施例I :一種具有過壓保護的半導(dǎo)體器件，它包括呈第一導(dǎo)電類型的襯底10，設(shè)于所述襯底10上部的至少兩個呈第二導(dǎo)電類型的第一區(qū)域11， 設(shè)于所述第一區(qū)域11上部的呈第一導(dǎo)電類型的第二區(qū)域13 ；每個第一區(qū)域11的上部至少設(shè)有一個第二區(qū)域13;所述襯底10在相鄰第一區(qū)域11之間形成第一開口區(qū)域12 ;每個第一開口區(qū)域12處都設(shè)有一個連接所述襯底10及相鄰第一區(qū)域11的呈第二導(dǎo)電類型的第三區(qū)域14 ；所述襯底10的下部設(shè)有呈第二導(dǎo)電類型的第四區(qū)域15 ;所述第三區(qū)域14上方設(shè)有第一絕緣層16，且所述第一絕緣層16沿相應(yīng)第三區(qū)域14的兩側(cè)延伸并覆蓋部分第一區(qū)域11 ;第二區(qū)域13與第一區(qū)域11都連接有第一金屬接觸17;所述第四區(qū)域15連接有第二金屬接觸18。所述第一導(dǎo)電類型為N型，所述第二導(dǎo)電類型為P型。當(dāng)在第一金屬接觸17和第二金屬接觸18之間加上偏置電壓，第一金屬接觸17相對于第二金屬接觸18為負；襯底10與第一區(qū)域11之間的PN結(jié)、第一區(qū)域11與第三區(qū)域14之間的PN結(jié)，被反向偏置；由于第一區(qū)域11與第三區(qū)域14之間的PN結(jié)的電場梯度高于襯底10與第一區(qū)域11之間PN結(jié)的電場梯度，所以擊穿首先發(fā)生于第一區(qū)域11與第三區(qū)域14之間的PN結(jié)，隨著擊穿電流的增加，導(dǎo)致第二區(qū)域13與第一區(qū)域11之間的電勢差增加，當(dāng)此處的PN結(jié)降至足夠低時，電子從第二區(qū)域13進入第一區(qū)域11，這些電子被襯底10與第一區(qū)域11之間反向偏置的PN結(jié)所收集，且這些電子在襯底10呈聚集狀，從而降低襯底10與第四區(qū)域15之間PN結(jié)的勢壘高度，從而使空穴從第四區(qū)域15流入襯底10，使這些空穴被襯底10與第一區(qū)域11之間的PN結(jié)所收集，從而進一步導(dǎo)致電子從第二區(qū)域13流出，此正反饋機制最終導(dǎo)致本實施例進入低阻導(dǎo)通態(tài)。在導(dǎo)通過程中，由于擊穿電壓會通過第三區(qū)域14同時流入位于相應(yīng)第一開口區(qū)域12兩側(cè)的兩個相鄰第一區(qū)域11，從而同時加大此兩個第一區(qū)域11內(nèi)的第二區(qū)域13邊緣的電勢差，從而使本實施例具有較高的過電流能力。本實施例可以采用通常的工藝技術(shù)，如光刻、離子注入、擴散、真空及等離子工藝制備，同時還可以采用半導(dǎo)體平面工藝，也可以采用半導(dǎo)體單面和/或雙面臺面工藝制備。實施例2 :—種具有過壓保護的雙向極性半導(dǎo)體器件，其特征在于，它包括呈第一導(dǎo)電類型的襯底10，設(shè)于所述襯底10上部的至少兩個呈第二導(dǎo)電類型的第一區(qū)域11，設(shè)于所述襯底10下部的至少兩個呈第二導(dǎo)電類型的第五區(qū)域19，設(shè)于所述第一區(qū)域11上部的呈第一導(dǎo)電類型的第二區(qū)域13，[0047]設(shè)于所述第五區(qū)域19下部的呈第一導(dǎo)電類型的第六區(qū)域20;每個第一區(qū)域11的上部至少設(shè)有一個第二區(qū)域13;每個第五區(qū)域19的下部至少設(shè)有一個第六區(qū)域20 ；所述襯底10在相鄰第一區(qū)域11之間形成第一開口區(qū)域12 ;每個第一開口區(qū)域12處都設(shè)有一個連接所述襯底10及相鄰第一區(qū)域11的呈第二導(dǎo)電類型的第三區(qū)域14 ；所述襯底10在相鄰第五區(qū)域19之間形成第二開口區(qū)域21 ;每個第二開口區(qū)域21處都設(shè)有一個連接所述襯底10及相鄰第五區(qū)域19的呈第二導(dǎo)電類型的第七區(qū)域22 ；所述第三區(qū)域14上方設(shè)有第一絕緣層16，且所述相應(yīng)第一絕緣層16沿相應(yīng)第三區(qū)域14的兩側(cè)延伸并覆蓋部分第一區(qū)域11 ；所述第七區(qū)域22的下方設(shè)有第二絕緣層23，且所述相應(yīng)第二絕緣層23沿相應(yīng)第七區(qū)域22的兩側(cè)延伸并覆蓋部分第五區(qū)域19 ； 第二區(qū)域13與第一區(qū)域11都連接有第一金屬接觸17;第五區(qū)域19與第六區(qū)域20都連接有第三金屬接觸24。所述第一導(dǎo)電類型為N型，所述第二導(dǎo)電類型為P型。本實施例的導(dǎo)通方式與實施例I類似，且可以實現(xiàn)雙向?qū)?。本實施例可以采用通常的工藝技術(shù)，如光刻、離子注入、擴散、真空及等離子工藝制備，同時還可以采用半導(dǎo)體平面工藝，也可以采用半導(dǎo)體單面和/或雙面臺面工藝制備。
權(quán)利要求1.一種具有過壓保護的半導(dǎo)體器件，其特征在于，它包括 呈第一導(dǎo)電類型的襯底(10)， 設(shè)于所述襯底(10)上部的至少兩個呈第二導(dǎo)電類型的第一區(qū)域(11)， 設(shè)于所述第一區(qū)域(11)上部的呈第一導(dǎo)電類型的第二區(qū)域(13); 每個第一區(qū)域(11)的上部至少設(shè)有一個第二區(qū)域(13);所述襯底(10)在相鄰第一區(qū)域(11)之間形成第一開口區(qū)域(12);每個第一開口區(qū)域(12)處都設(shè)有一個連接所述襯底(10)及相鄰第一區(qū)域(11)的呈第二導(dǎo)電類型的第三區(qū)域(14)； 所述襯底(10)的下部設(shè)有呈第二導(dǎo)電類型的第四區(qū)域(15);所述第三區(qū)域(14)上方設(shè)有第一絕緣層(16)，且所述相應(yīng)第一絕緣層(16)沿相應(yīng)第三區(qū)域(14)的兩側(cè)延伸并覆蓋部分第一區(qū)域(11);第二區(qū)域(13)與第一區(qū)域(11)都連接有第一金屬接觸(17);所述第四區(qū)域(15)連接有第二金屬接觸(18)。 2.一種具有過壓保護的雙向極性半導(dǎo)體器件，其特征在于，它包括 呈第一導(dǎo)電類型的襯底(10)， 設(shè)于所述襯底(10)上部的至少兩個呈第二導(dǎo)電類型的第一區(qū)域(11)， 設(shè)于所述襯底(10)下部的至少兩個呈第二導(dǎo)電類型的第五區(qū)域(19)， 設(shè)于所述第一區(qū)域(11)上部的呈第一導(dǎo)電類型的第二區(qū)域(13)， 設(shè)于所述第五區(qū)域(19)下部的呈第一導(dǎo)電類型的第六區(qū)域(20); 每個第一區(qū)域(11)的上部至少設(shè)有一個第二區(qū)域(13);每個第五區(qū)域(19)的下部至少設(shè)有一個第六區(qū)域(20)； 所述襯底(10)在相鄰第一區(qū)域(11)之間形成第一開口區(qū)域(12);每個第一開口區(qū)域(12)處都設(shè)有一個連接所述襯底(10)及相鄰第一區(qū)域(11)的呈第二導(dǎo)電類型的第三區(qū)域(14)； 所述襯底(10)在相鄰第五區(qū)域(19)之間形成第二開口區(qū)域(21);每個第二開口區(qū)域(21)處都設(shè)有一個連接所述襯底(10)及相鄰第五區(qū)域(19)的呈第二導(dǎo)電類型的第七區(qū)域(22)； 所述第三區(qū)域(14)上方設(shè)有第一絕緣層(16)，且所述相應(yīng)第一絕緣層(16)沿相應(yīng)第三區(qū)域(14)的兩側(cè)延伸并覆蓋部分第一區(qū)域(11)； 所述第七區(qū)域(22)的下方設(shè)有第二絕緣層(23)，且所述相應(yīng)第二絕緣層(23)沿相應(yīng)第七區(qū)域(22)的兩側(cè)延伸并覆蓋部分第五區(qū)域(19)； 第二區(qū)域(13)與第一區(qū)域(11)都連接有第一金屬接觸(17);第五區(qū)域(19)與第六區(qū)域(20)都連接有第三金屬接觸(24)。
專利摘要本實用新型涉及半導(dǎo)體器件，特別是一種具有過壓保護的半導(dǎo)體器件及基于該器件的雙向極性器件。本實用新型是通過以下技術(shù)方案得以實現(xiàn)的具有過壓保護的半導(dǎo)體器件，它包括襯底、第一區(qū)域、第二區(qū)域；每個第一區(qū)域的上部至少設(shè)有一個第二區(qū)域;襯底在相鄰第一區(qū)域之間形成第一開口區(qū)域；每個第一開口區(qū)域處都設(shè)有一個連接襯底及相鄰第一區(qū)域的呈第二導(dǎo)電類型的第三區(qū)域；襯底的下部設(shè)有呈第二導(dǎo)電類型的第四區(qū)域；第三區(qū)域上方設(shè)有第一絕緣層，且所述第一絕緣層沿相應(yīng)第三區(qū)域的兩側(cè)延伸并覆蓋部分第一區(qū)域；第二區(qū)域與第一區(qū)域都連接有第一金屬接觸;所述第四區(qū)域連接有第二金屬接觸。本實用新型具有較高的過電流性能，提高了器件的可靠性。
文檔編號H01L29/06GK202585416SQ201220168538
公開日2012年12月5日 申請日期2012年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月20日
發(fā)明者謝可勛, 西里奧艾珀里亞科夫 申請人:謝可勛, 浙江美晶科技有限公司