[实用新型]双向瞬态电压抑制二极管

说明书

技术领域

本实用新型属于基本电气元件领域，涉及半导体器件，特别涉及一种双向瞬态电压抑制二极管。

背景技术

瞬态电压抑制二极管（Transient Voltage Suppressor Diode，简称TVS）是由硅通过扩散工艺形成的PN结半导体二极管器件。当TVS 的两极受到反向瞬态高能量冲击时，它能以10-12s 量级的时间将其两极间的高阻抗变为低阻抗，以吸收高达数千瓦的浪涌功率，使两极间的电压箝位在一个预定值，有效保护了电子线路中的精密元器件免受各种浪涌脉冲和静电的损坏。TVS 有单向型（Unidirectional）TVS 和双向型（Bi-directional）TVS 两种。双向型TVS等同于由两只单向TVS 反向串接而成，使用时无论浪涌脉冲和静电从正向或反向冲击都可以很好的保护器件。

传统的双向瞬态电压抑制二极管一般由纵向的NPN或者PNP结构组成，如图1所示，该N型双向瞬态电压抑制二极管包括：阴极金属层101，阴极金属层101上面依次是N+衬底102、N-外延层103、P阱区104、N+有源区105、绝缘护层106和阳极金属层107。由此结构形成的双向瞬态电压抑制二极管，无论从阳极或者阴极加电压，始终都一个PN结处于反偏状态，因此可以达到双向电压箝位的功能。

该工艺形成的瞬态电压抑制二极管，因N-外延层103和P阱区104形成的PN结和P阱区104和N+有源区105形成的PN结面积和结构的不对称（P阱区104和N+有源区105形成的PN结面积始终小于N-外延层103和P阱区104形成PN结面积，且被P阱区104和N+有源区105形成的PN结包围），造成该器件正反向抑制电压和浪涌电流的不对称，使得该器件工作在正向和反向时抑制电压和浪涌电流偏差较大，这对其保护的器件是致命的，很容易引起被保护电路单向烧毁的情况发生。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，特别创新地提出了一种双向瞬态电压抑制二极管。

为了实现本实用新型的上述目的，根据本实用新型的第一个方面，本实用新型提供了一种双向瞬态电压抑制二极管，其包括：衬底，所述衬底为重掺杂；在所述衬底内形成有埋层，所述埋层掺杂浓度大于所述衬底掺杂浓度，所述埋层导电类型与所述衬底的导电类型相同；在所述衬底的正面形成有外延层，所述外延层为轻掺杂，其导电类型与所述衬底的导电类型相同；在所述外延层内形成有阱区，其导电类型与所述衬底的导电类型相反；在所述外延层内，位于所述埋层上方的位置上形成有第一有源区，其导电类型与所述衬底的导电类型相同；在所述阱区内，位于所述第一有源区水平的方向上同时形成有第二有源区和第三有源区，所述第二有源区和第三有源区具有相同的导电类型和掺杂浓度，其掺杂浓度大于所述外延层掺杂浓度，且其导电类型与所述第一有源区导电类型相同，所述第二有源区与所述第三有源区的形状相同，所述第二有源区和所述阱区形成的PN结面积与所述第三有源区和所述阱区形成的PN结面积之比为100:1-1:100；在所述第二有源区和第三有源区的四周分别形成有第一保护环和第二保护环，其掺杂浓度小于所述第二有源区和第三有源区的掺杂浓度，且其导电类型与所述第一有源区导电类型相同，所述第一保护环和第二保护环的深度小于所述第二有源区和第三有源区的深度；在所述埋层和所述第一有源区之间形成有导通层，所述导通层使所述埋层和所述第一有源区相连形成完整的电流通道；在所述外延层之上形成有保护层，所述保护层上有若干个接触孔，使所述第一有源区、第二有源区和第三有源区部分暴露；在所述保护层之上和所述接触孔内形成有互不相连的阳极金属层和桥接金属层；所述阳极金属层与所述第二有源区相连，所述第三有源区通过所述桥接金属层与第一有源区相连；所述阳极金属层覆盖所述第一保护环，所述桥接金属层覆盖所述第二保护环；在所述衬底的背面形成有阴极金属层。

本实用新型通过设置同时形成的且具有相同导电类型、掺杂浓度和形状的第二有源区和第三有源区，将传统的双向瞬态电压抑制二极管的纵向NPN或PNP结构转化为横向NPN或者PNP结构，并通过由导通层、埋层和第一有源区形成的电流通道，使得本实用新型的双向瞬态电压抑制二极管无论是施加正向电压还是反向电压，都能保证正反向抑制电压对称，而且整体器件结构为纵向结构，保证了其过电流能力，不影响封装。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明