一种半导体放电管及过电压保护装置的制作方法

1.本实用新型涉及半导体技术领域，尤其涉及一种半导体放电管及其制作方法、过电压保护装置。


背景技术：

2.半导体放电管(thyristor sure suppresser，简称tss)又称固体放电管，是一种开关型过压保护器件。半导体放电管可并联于受电设备的两端，在发生雷击、浪涌干扰等过电压时，半导体放电管将导通，以泄放浪涌电压和浪涌电流，从而保护后级的受电设备，避免受电设备承受较高的浪涌电压而损坏。
3.半导体放电管是利用晶闸管原理制成的，依靠pn结的击穿电流触发器件导通放电，可以流过很大的浪涌电流或脉冲电流。现有技术中，半导体放电管为低转折电流低维持电流的特性时，存在关断难的问题；半导体放电管为高转折电流高维持电流的特性，存在残压高的问题。


技术实现要素：

4.本实用新型实施例提供一种半导体放电管及过电压保护装置，以实现低转折电流，高维持电流的特性。
5.第一方面，本实用新型实施例提供了一种半导体放电管，包括：
6.第一导电类型的半导体衬底，半导体衬底包括至少一个器件单元区；在任一器件单元区中，半导体衬底设置有第二导电类型的第一扩散区和第二扩散区，以及第一导电类型的第三扩散区，第一扩散区和第二扩散区被半导体衬底的第一导电类型的本体区所间隔；第三扩散区均与第一扩散区和半导体衬底的本体区相接触；第一扩散区内设置有第一导电类型的第四扩散区和第五扩散区；第三扩散区、第四扩散区和第五扩散区间隔设置，其中，第一导电类型和第二导电类型不同；
7.在任一器件单元区中对应设置的第一导电块，第一导电块与第一扩散区和第四扩散区电连接；
8.在任一器件单元区中对应设置的第二导电块，第二导电块与第一扩散区和第五扩散区电连接；由第三扩散区通过第一扩散区到达最近的第一短路点的最短电流流通路径上，依次经过与第四扩散区相接触的那部分第一扩散区、第二短路点和与第五扩散区相接触的那部分第一扩散区；其中，第一短路点为第一扩散区与第二导电块的相接触部分；第二短路点为第一扩散区与第一导电块的相接触部分；沿由第三扩散区通过第一扩散区到达最近的第一短路点的最短电流流通路径的方向，第四扩散区靠近第三扩散区的一端到第二短路点的最短距离大于第五扩散区靠近第四扩散区的一端到第一短路点的最短距离；
9.两个电极，在任一器件单元区中，第二导电块和第二扩散区电连接至不同的电极。
10.进一步地，在任一器件单元区中，半导体衬底的一侧设置有沟槽，第一扩散区与沟槽位于半导体衬底的同一侧，沟槽的深度大于第一扩散区的深度；第三扩散区和第四扩散
区位于沟槽的第一侧；第五扩散区位于沟槽的与第一侧相对的第二侧；第三扩散区和第四扩散区的排列方向垂直于第四扩散区和第五扩散区的排列方向。
11.进一步地，在任一器件单元区中，第三扩散区和第四扩散区的排列方向垂直于第四扩散区和第五扩散区的排列方向；本体区延伸至第四扩散区和第五扩散区之间的相对区域。
12.进一步地，在任一器件单元区中，第一扩散区和第二扩散区位于半导体衬底的相对的两侧；第一扩散区和第二扩散区沿半导体衬底的厚度方向相对；
13.器件单元区为至少两个，至少两个器件单元区包括相邻设置的第一器件单元区和第二器件单元区；第一器件单元区的第一扩散区与第二器件单元区的第二扩散区位于半导体衬底的同一侧；
14.相邻设置的第一器件单元区和第二器件单元区中，位于半导体衬底的同一侧的第一扩散区和第二扩散区连通为同一扩散区。
15.进一步地，在任一器件单元区中，第五扩散区内设置有多个间隔设置的第一短路点。
16.进一步地，第三扩散区位于第一扩散区和半导体衬底的本体区的交界处；第三扩散区的掺杂浓度大于本体区的掺杂浓度。
17.进一步地，在任一器件单元区中，第四扩散区的深度小于第一扩散区的深度；第五扩散区的深度小于第一扩散区的深度。
18.进一步地，在任一器件单元区中，第一导电块和第二导电块间隔设置。
19.进一步地，第一导电类型为电子型，第二导电类型为空穴型；或者，第一导电类型为空穴型，第二导电类型为电子型。
20.第二方面，本实用新型实施例还提供了一种过电压保护装置，包括本实用新型任意实施例提供的半导体放电管。
21.本实用新型实施例的技术方案中的半导体放电管，通过在任一器件单元区中的第三扩散区和第五扩散区之间设置第四扩散区，第一导电块与第一扩散区和第四扩散区电连接，第二导电块与第一扩散区和第五扩散区电连接；由第三扩散区通过第一扩散区到达最近的第一短路点的最短电流流通路径上，依次经过与第四扩散区相接触的那部分第一扩散区、第二短路点和与第五扩散区相接触的那部分第一扩散区，沿由第三扩散区通过第一扩散区到达最近的第一短路点的最短电流流通路径的方向，第四扩散区靠近第三扩散区的一端到第二短路点的最短距离大于第五扩散区靠近第四扩散区的一端到第一短路点的最短距离，第二导电块和第二扩散区电连接至不同的电极，从而使半导体放电管的转折电流由第二扩散区、本体区、第一扩散区和第四扩散区决定，半导体放电管的维持电流由第二扩散区、本体区、第一扩散区和第五扩散区决定，以实现低转折电流，高维持电流的特性。
附图说明
22.图1为本实用新型实施例提供的一种半导体放电管的俯视结构示意图；
23.图2为本实用新型实施例提供的一种半导体放电管的剖面结构示意图；
24.图3为本实用新型实施例提供的一种半导体放电管的等效电路图；
25.图4为本实用新型实施例提供的一种单向半导体放电管的伏安特性曲线示意图；
26.图5为本实用新型实施例提供的又一种半导体放电管的俯视结构示意图；
27.图6为本实用新型实施例提供的又一种半导体放电管的剖面结构示意图；
28.图7为本实用新型实施例提供的一种半导体放电管沿图5中c1c2方向的剖面结构示意图；
29.图8为本实用新型实施例提供的又一种半导体放电管的俯视结构示意图；
30.图9为本实用新型实施例提供的一种半导体放电管沿图8中c1c2方向的剖面结构示意图；
31.图10为本实用新型实施例提供的又一种半导体放电管的剖面结构示意图；
32.图11为本实用新型实施例提供的又一种半导体放电管的等效电路图；
33.图12为本实用新型实施例提供的一种双向半导体放电管的伏安特性曲线示意图；
34.图13为本实用新型实施例提供的一种过电压保护装置的结构示意图；
35.图14为本实用新型实施例提供的一种半导体放电管的制作方法的流程图；
36.图15为与步骤110至步骤150对应的半导体放电管的剖面结构示意图；
37.图16为本实用新型实施例提供的又一种半导体放电管的制作方法的流程图；
38.图17为与步骤250对应的半导体放电管的俯视结构示意图；
39.图18为现有技术中的半导体放电管的剖面结构示意图。
具体实施方式
40.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。
41.本实用新型实施例提供一种半导体放电管。图1为本实用新型实施例提供的一种半导体放电管的俯视结构示意图。图2为本实用新型实施例提供的一种半导体放电管的剖面结构示意图。该半导体放电管100包括：半导体衬底10、第一导电块20、第二导电块30和两个电极。
42.其中，半导体衬底10为第一导电类型。半导体衬底10包括至少一个器件单元区11；在任一器件单元区11中，半导体衬底10设置有第二导电类型的第一扩散区101和第二扩散区102，以及第一导电类型的第三扩散区103，第一扩散区101和第二扩散区102被半导体衬底10的第一导电类型的本体区104所间隔；第三扩散区103均与第一扩散区101和半导体衬底10的本体区104相接触；第一扩散区101内设置有第一导电类型的第四扩散区105和第五扩散区106；第三扩散区103、第四扩散区105和第五扩散区106间隔设置，其中，第一导电类型和第二导电类型不同。可选的，第一导电类型为电子型(n型)，第二导电类型为空穴型(p型)；或者，第一导电类型为空穴型(p型)，第二导电类型为电子型(n型)。在任一器件单元区11中，第四扩散区105在半导体衬底10上的投影位于第一扩散区101在半导体衬底10上的投影。在任一器件单元区11中，第五扩散区106在半导体衬底10上的投影位于第一扩散区101在半导体衬底10上的投影。
43.在任一器件单元区11中对应设置有第一导电块20，第一导电块20与第一扩散区101和第四扩散区105电连接。在任一器件单元区11中对应设置有第二导电块30，第二导电块30与第一扩散区101和第五扩散区106电连接；在任一器件单元区11中，由第三扩散区103
通过第一扩散区101到达最近的第一短路点1011的最短电流流通路径(沿图1中的a1a2的方向)上，依次经过与第四扩散区105相接触的那部分第一扩散区101(相当于图2中的1013)、第二短路点1012和与第五扩散区106相接触的那部分第一扩散区101(相当于图2中的1014)；其中，第一短路点1011为第一扩散区101与第二导电块30的相接触部分；第二短路点1012为第一扩散区101与第一导电块20的相接触部分；沿由第三扩散区103通过第一扩散区101到达最近的第一短路点1011的最短电流流通路径的方向(与图1中a1a2的方向相同)，第四扩散区105靠近第三扩散区103的一端到第二短路点1012的最短距离d1大于第五扩散区106靠近第四扩散区105的一端到第一短路点1011的最短距离d2。相当于沿由第三扩散区103通过第一扩散区101到达最近的第一短路点1011的最短电流流通路径的方向，第四扩散区105的宽度d1大于第五扩散区106的宽度d2。
44.在任一器件单元区11中，第二导电块30和第二扩散区102电连接至不同的电极。图1和图2示例性的画出第二导电块30与第一电极40电连接，第二扩散区102与第二电极50电连接的情况。
45.其中，图2可为半导体放电管沿图1中a1a2方向的剖面结构示意图。图1和图2示例性的画出半导体衬底10包括一个器件单元区11的情况。示例性的，如图2所示，以第一导电类型为电子型(n型)，第二导电类型为空穴型(p型)为例，第二扩散区102可记为p1，第一扩散区101可记为p2，第三扩散区103可记为n2，本体区104可记为n1，第四扩散区105可记为n3，第五扩散区可记为n4，电极50加正电压，电极40加负电压，n1p1结正偏导通，n2p2结反偏，当两个电极之间的电压高于n2p2的击穿电压后，电流经过p2区到达电极40。由于宽度d1大于宽度d2，故第一扩散区101的与第四扩散区105的接触部分1013上的压降大于第一扩散区101的与第五扩散区106的接触部分1014上的压降，第一扩散区101的与第四扩散区105的接触部分1013上的压降提前达到0.7v后，n3区开通，p1n1p2n3形成的半导体放电管tss开通。p1n1p2n3开通后，电流将流经n3上方的第一导电块20，从第一导电块20右侧重新流入p2区，并到达电极40。当n4区下面的接触部分1014的压降达到0.7v后，n4区开通，p1n1p2n4形成的半导体放电管tss开通。当p1n1p2n4开通后，两个电极之间的电压被钳制到1v多，而p1n1p2n3的电流到达电极40需要经过一个电阻，也就是相接触部分1014的电阻，电阻上要有压降，那么在p1nip2n3上的压降就要低于1v，这个电压不能维持p1nip2n3继续导通，故p1n1p2n3关断。故开启电流(即转折电流)由p1n1p2n3决定，而关断电流(即维持电流)由p1n1p2n4决定。本实施例的技术方案利用放大门极的方式来实现小的开启电流，大的关断电流。
46.图3为本实用新型实施例提供的一种半导体放电管的等效电路图。二极管1对应图2中的p1n1形成的pn结，半导体放电管2对应图2中的p1nip2n3形成的半导体放电管，半导体放电管3对应图2中的p1n1p2n4形成的半导体放电管。图1至图3示例性的画出半导体放电管为单向反向截止型半导体放电管的情况。图4为本实用新型实施例提供的一种单向半导体放电管的伏安特性曲线示意图。其中，横轴v表示半导体放电管的两个电极之间的电压，纵轴i表示半导体放电管的电流，v
rm
为半导体放电管100的断态电压，i
rm
为半导体放电管100的漏电流，断态电压v
rm
表示半导体放电管100不导通的最高电压，在这个电压下只有很小的漏电流i
rm
。v
br
为半导体放电管100的击穿电压，在通过规定的测试电流时的电压，表示半导体放电管100开始导通的标志电压。v
bo
为半导体放电管100的转折电压，i
bo
为半导体放电管
100的转折电流。当半导体放电管100两端的电压(例如在图2中的电极50加正电压，电极40加负电压)升高达到转折电压v
bo
(对应的电流为转折电流i
bo
)时，半导体放电管100完全导通，呈现很小的阻抗，半导体放电管100两端的电压立即下降到一个很低的数值。i
pp
为半导体放电管100的峰值脉冲电流，半导体放电管100承受的最大脉冲电流。ih为半导体放电管100的维持电流，半导体放电管100继续保持导通状态的最小电流，一旦流过半导体放电管100的电流小于维持电流ih，半导体放电管100就恢复到截止状态。vf为半导体放电管100的反向截止电压，当半导体放电管100两端的反向电压(例如在图2中的电极50加负电压，电极40加正电压)超过反向截止电压时，半导体放电管100会被击穿损坏。
47.半导体放电管100的开启电流(即转折电流i
bo
)由p1n1p2n3决定，而关断电流(即维持电流ih)由p1n1p2n4决定，可通过设置较大的d1，以获得较小的转折电流i
bo
，可通过设置较小的d2，以获得较大的维持电流ih，从而实现低转折电流i
bo
高维持电流ih的特性，从而解决了现有技术中半导体放电管的转折电流i
bo
和维持电流ih都由p1n1p2n3决定，如图18所示，图18为现有技术中的半导体放电管的剖面结构示意图，n3的宽度d3设置较大时，转折电流i
bo
和维持电流ih均较小，导致关断难的问题，n3的宽度d3设置较小时，转折电流i
bo
和维持电流ih均较大，导致残压高的问题。
48.本实施例的技术方案中的半导体放电管，通过在任一器件单元区中的第三扩散区和第五扩散区之间设置第四扩散区，第一导电块与第一扩散区和第四扩散区电连接，第二导电块与第一扩散区和第五扩散区电连接；由第三扩散区通过第一扩散区到达最近的第一短路点的最短电流流通路径上，依次经过与第四扩散区相接触的那部分第一扩散区、第二短路点和与第五扩散区相接触的那部分第一扩散区，沿由第三扩散区通过第一扩散区到达最近的第一短路点的最短电流流通路径的方向，第四扩散区靠近第三扩散区的一端到第二短路点的最短距离大于第五扩散区靠近第四扩散区的一端到第一短路点的最短距离，第二导电块和第二扩散区电连接至不同的电极，从而使半导体放电管的转折电流由第二扩散区、本体区、第一扩散区和第四扩散区决定，半导体放电管的维持电流由第二扩散区、本体区、第一扩散区和第五扩散区决定，以实现低转折电流，高维持电流的特性。
49.其中，半导体衬底110可为n型半导体衬底，可以是在锗或硅等纯净的本征半导体中掺杂适量五价元素砷、磷、锑等形成的。半导体衬底110还可为p型半导体衬底，可以是在锗或硅等纯净的本征半导体中掺杂适量三价元素硼、铟、镓等形成的。n型扩散区内可掺杂有砷、磷或锑等元素，p型扩散区内可掺杂有硼、铟或镓等元素。第一导电块20可包括下述至少一种金属材料：钨、铜、铝等。第二导电块30可包括下述至少一种金属材料：钨、铜、铝等。电极的材料可包括下述至少一种金属材料：铜和铝等。
50.可选的，在上述实施例的基础上，图5为本实用新型实施例提供的又一种半导体放电管的俯视结构示意图，图6为本实用新型实施例提供的又一种半导体放电管的剖面结构示意图，图7为本实用新型实施例提供的一种半导体放电管沿图5中c1c2方向的剖面结构示意图，在任一器件单元区11中，半导体衬底10的一侧设置有沟槽107，其中，第一扩散区101与沟槽107位于半导体衬底10的同一侧，沟槽107的深度大于第一扩散区101的深度；第三扩散区103和第四扩散区105位于沟槽107的第一侧；第五扩散区106位于沟槽107的与第一侧相对的第二侧；第三扩散区103和第四扩散区105的排列方向y垂直于第四扩散区105和第五扩散区106的排列方向x。
51.其中，图6可为半导体放电管沿图5中b1b2方向的剖面结构示意图。沟槽107的深度方向可平行于半导体衬底10的厚度方向z。第一扩散区101的深度方向可平行于半导体衬底10的厚度方向z。沟槽107可贯穿第一扩散区101。沟槽107可不贯穿本体区104。沟槽107的底部位于本体区104内。沟槽107具有隔离作用，可改变由第三扩散区103通过第一扩散区101到达最近的第一短路点1011的电流流通路径的形状，以使由第三扩散区103通过第一扩散区101到达最近的第一短路点1011的最短电流流通路径沿图5中的b1b2方向延伸。第一方向x和第二方向y可垂直于方向z。图5对应的技术方案，相比于图1中将第三扩散区103、第四扩散区105和第五扩散区106沿一直线方向(如第一方向x)排列，可以使第三扩散区103、第四扩散区105和第五扩散区106位置更紧凑，从而减小器件的尺寸。
52.图6示例性的画出以第一导电类型为空穴型(p型)，第二导电类型为电子型(n型)的情况，第二扩散区102可记为n1，第一扩散区101可记为n2，第三扩散区103可记为p2，本体区104可记为p1，第四扩散区105可记为p3，第五扩散区可记为p4，电极50加负电压，电极40加正电压，n1p1结正偏导通，n2p2结反偏，当两个电极之间的电压高于n2p2的击穿电压后，电流从电极40流出，经过n2p2p1n1到达电极50。由于宽度d1大于宽度d2，故第一扩散区101的与第四扩散区105的接触部分1013上的压降大于第一扩散区101的与第五扩散区106的接触部分1014上的压降，第一扩散区101的与第四扩散区105的接触部分1013上的压降提前达到0.7v后，p3区开通，n1p1n2p3形成的半导体放电管tss开通。电流从电极40流出，从n2区流入第一导电块20右侧，流经p3上方的第一导电块20，经n1p1n2p3形成的半导体放电管tss到达电极50。当p4区下面的相接触部分1014的压降达到0.7v后，p4区开通，n1p1n2p4形成的半导体放电管tss开通。当n1p1n2p4开通后，两个电极之间的电压被钳制到1v多，而电极40流出的电流到达n1p1n2p3需要经过一个电阻，也就是相接触部分1014的电阻，电阻上要有压降，那么在n1p1n2p3上的压降就要低于1v，这个电压不能维持n1p1n2p3继续导通，故n1p1n2p3关断。故开启电流(即转折电流)由n1p1n2p3决定，而关断电流(即维持电流)由n1p1n2p4决定。半导体放电管100的开启电流(即转折电流i
bo
)由n1p1n2p3决定，而关断电流(即维持电流ih)由n1p1n2p4决定，可通过设置较大的d1，以获得较小的转折电流i
bo
，可通过设置较小的d2，以获得较大的维持电流ih，从而实现低转折电流i
bo
高维持电流ih的特性。
53.可选的，在上述实施例的基础上，图8为本实用新型实施例提供的又一种半导体放电管的俯视结构示意图，图9为本实用新型实施例提供的一种半导体放电管沿图8中c1c2方向的剖面结构示意图，在任一器件单元区11中，第三扩散区103和第四扩散区105的排列方向y垂直于第四扩散区105和第五扩散区106的排列方向x；本体区104延伸至第四扩散区105和第五扩散区106之间的相对区域。
54.其中，半导体放电管沿图8中b1b2方向的剖面结构示意图与图6相同或类似。本体区104延伸至第四扩散区105和第五扩散区106之间的相对区域，具有隔离作用，改变由第三扩散区103通过第一扩散区101到达最近的第一短路点1011的电流流通路径的形状，以使由第三扩散区103通过第一扩散区101到达最近的第一短路点1011的最短电流流通路径沿图8中的b1b2方向延伸。图8对应的技术方案，相比于图1中将第三扩散区103、第四扩散区105和第五扩散区106沿一直线方向(如第一方向x)排列，可以使第三扩散区103、第四扩散区105和第五扩散区106位置更紧凑，从而在两种方案的性能相同条件下，可以减小器件的尺寸。
55.可选的，在上述实施例的基础上，继续参见图2，在任一器件单元区11中，第一扩散
区101和第二扩散区102位于半导体衬底10的相对的两侧；第一扩散区101和第二扩散区102沿半导体衬底10的厚度方向z相对。
56.可选的，在任一器件单元区11中，第一扩散区101和第二扩散区102位于半导体衬底10的同一侧。在任一器件单元区11中，第一扩散区101和第二扩散区102位于半导体衬底10的相对的两侧，相比于第一扩散区101和第二扩散区102位于半导体衬底10的同一侧的方案，可在两种方案的性能相同条件下，减小器件尺寸。
57.可选的，在上述实施例的基础上，图10为本实用新型实施例提供的又一种半导体放电管的剖面结构示意图，图11为本实用新型实施例提供的又一种半导体放电管的等效电路图，图12为本实用新型实施例提供的一种双向半导体放电管的伏安特性曲线示意图，器件单元区11为至少两个。多个器件单元区11可间隔设置。
58.可选的，在上述实施例的基础上，继续参见10，至少两个器件单元区11包括相邻设置的第一器件单元区11-1和第二器件单元区11-2；第一器件单元区11-1的第一扩散区101与第二器件单元区11-2的第二扩散区102位于半导体衬底10的同一侧。
59.其中，图10和图11示例性的画出半导体放电管100为双向半导体放电管的情况。如图12所示，双向半导体放电管的伏安特性曲线位于第一象限和第三象限，且关于原点对称。在电极50加正电压，电极40加负电压，且两个电极之间的电压高于半导体放电管100的击穿电压v
br
时，其中一个器件单元区11导通；在电极50加负电压，电极40加正电压，且两个电极之间的电压高于半导体放电管100的击穿电压v
br
时，另一个器件单元区11导通。两个器件单元区11不同时导通。
60.可选的，在上述实施例的基础上，继续参见图10，相邻设置的第一器件单元区11-1和第二器件单元区11-2中，位于半导体衬底10的同一侧的第一扩散区101和第二扩散区102连通为同一扩散区。
61.其中，如图10所示，第一器件单元区11-1的第一扩散区101和第二器件单元区11-2的第二扩散区102连通为同一扩散区，第一器件单元区11-1的第二扩散区102和第二器件单元区11-2的第一扩散区101连通为同一扩散区。
62.可选的，在上述实施例的基础上，继续参见图5和图6，在任一器件单元区11中，第五扩散区106内设置有多个间隔设置的第一短路点1011，以提高第五扩散区106的面积，提高半导体放电管100的通流能力。
63.其中，在任一器件单元区11中，多个第一短路点1011呈阵列排布，且相邻第一短路点1011之间的距离相等，即每一行的第一短路点1011等间隔排列；每一列的第一短路点1011等间隔排列。
64.第三扩散区103在半导体衬底10上的投影可为矩形等。第四扩散区104在半导体衬底10上的投影可为矩形等。第五扩散区106在半导体衬底10上的投影可为矩形等。第一短路点1011在半导体衬底10上的投影可为圆形等。
65.可选的，在上述实施例的基础上，继续参见图1和图2，第三扩散区103位于第一扩散区101和半导体衬底的本体区104的交界处，相比于第三扩散区103位于第一扩散区101的内部的方案，可以降低第三扩散区103的扩散深度。
66.可选的，第三扩散区103的掺杂浓度大于本体区104的掺杂浓度。第三扩散区103作为低的击穿点，用于调整击穿电压v
br
的大小。
67.可选的，在上述实施例的基础上，继续参见图2，在任一器件单元区11中，第四扩散区105的深度小于第一扩散区101的深度。第四扩散区105的深度方向平行于半导体衬底10的厚度方向z。第一扩散区101的深度方向平行于半导体衬底10的厚度方向z。
68.可选的，在上述实施例的基础上，继续参见图2，在任一器件单元区11中，第五扩散区106的深度小于第一扩散区101的深度。第五扩散区106的深度方向平行于半导体衬底10的厚度方向z。
69.可选的，在上述实施例的基础上，继续参见图1和图2，在任一器件单元区11中，第一导电块20和第二导电块30间隔设置。第一导电块20和第二导电块30之间不电连接。第一导电块20可包括金属材料。第二导电块30可包括金属材料。第一导电块20和第二导电块30可通过对同一金属层进行图案化形成。
70.可选的，在上述实施例的基础上，继续参见图10，半导体放电管还包括绝缘层60，绝缘层60覆盖半导体衬底10设置有第一扩散区101的一侧，并暴露第一导电块20和第二导电块30。绝缘层60的材料可包括下述至少一种：氧化硅和氮化硅等。
71.本实用新型实施例提供一种过电压保护装置。图13为本实用新型实施例提供的一种过电压保护装置的结构示意图。该过电压保护装置包括本实用新型任意实施例提供的半导体二极管100。
72.其中，如图13所示，电源200的两个输出端分别与待保护电路300的两个输入端电连接，半导体放电管100的两个电极分别与待保护电路300的两个输入端电连接。电源200可以是交流电源或直流电源。正常工作时，半导体放电管100截止，电源200可向待保护电路300正常供电。当电源200的两个输出端发生雷击、浪涌干扰等过电压时，半导体放电管100将导通，以泄放浪涌电流和浪涌电压，避免待保护电路受到过电压损坏。
73.本实用新型实施例提供的过电压保护装置包括上述实施例中的半导体放电管，因此本实用新型实施例提供的过电压保护装置也具备上述实施例中所描述的有益效果，此处不再赘述。
74.本实用新型实施例提供一种半导体放电管的制作方法。图14为本实用新型实施例提供的一种半导体放电管的制作方法的流程图。图15为与步骤110至步骤150对应的半导体放电管的剖面结构示意图。该半导体放电管的制作方法可用于制作本实用新型任意实施例提供的半导体放电管。在上述实施例的基础上，该半导体放电管的制作方法具体包括如下步骤：
75.步骤110、提供第一导电类型的半导体衬底，半导体衬底包括至少一个器件单元区。
76.其中，图15示例性的画出半导体衬底10包括一个器件单元区11的情况。
77.步骤120、在任一器件单元区中，在半导体衬底上形成第二导电类型的第一扩散区和第二扩散区，第一扩散区和第二扩散区被半导体衬底的第一导电类型的本体区所间隔；其中，第一导电类型和第二导电类型不同。
78.其中，第一扩散区101可通过氧化、光刻，以及扩散工艺或离子注入法等工艺形成。第二扩散区102可通过扩散工艺或离子注入法等工艺形成。n型扩散区内掺杂有砷、磷或锑等元素，p型扩散区内掺杂有硼、铟或镓等元素。可选的，如图15所示，在任一器件单元区中，第一扩散区101和第二扩散区102位于半导体衬底10的相对的两侧；第一扩散区101和第二
扩散区102沿半导体衬底10的厚度方向z相对。
79.步骤130、在任一器件单元区中，在半导体衬底上形成第一导电类型的第三扩散区，第三扩散区均与第一扩散区和半导体衬底的本体区相接触。
80.其中，第三扩散区103可通过氧化、光刻，以及扩散工艺或离子注入法等工艺形成。可选的，第三扩散区1103位于第一扩散区101和半导体衬底10的本体区104的交界处。可选的，第三扩散区103的掺杂浓度大于本体区104的掺杂浓度。
81.步骤140、在任一器件单元区中，在第一扩散区内形成第一导电类型的第四扩散区和第五扩散区，第三扩散区、第四扩散区和第五扩散区间隔设置。
82.其中，第四扩散区105可通过氧化、光刻，以及扩散工艺或离子注入法等工艺形成。第五扩散区106可通过氧化、光刻，以及扩散工艺或离子注入法等工艺形成。可选的，在任一器件单元区11中，第四扩散区105的深度小于第一扩散区101的深度。可选的，在任一器件单元区11中，第五扩散区106的深度小于第一扩散区101的深度。可选的，在任一器件单元区1中，第五扩散区106内设置有多个间隔设置的第一短路点1011。
83.可选的，在上述实施例的基础上，在任一器件单元区11中，第三扩散区103和第四扩散区105的排列方向y垂直于第四扩散区105和第五扩散区106的排列方向x；本体区104延伸至第四扩散区105和第五扩散区106之间的相对区域。
84.需要说明的是，步骤140可再步骤130之前或之后，或，第三扩散区103、第四扩散区105和第五扩散区106在同一工艺中同时形成。第二扩散区102可在第三扩散区103、第四扩散区105和第五扩散区106形成之前或之后形成。可根据需要设置多个扩散区的形成顺序，本实用新型实施例对此不作限定。步骤150、在任一器件单元区中形成对应的第一导电块和第二导电块，第一导电块与第一扩散区和第四扩散区电连接；第二导电块与第一扩散区和第五扩散区电连接；由第三扩散区通过第一扩散区到达最近的第一短路点的最短电流流通路径上，依次经过与第四扩散区相接触的那部分第一扩散区、第二短路点和与第五扩散区相接触的那部分第一扩散区；其中，第一短路点为第一扩散区与第二导电块的相接触部分；第二短路点为第一扩散区与第一导电块的相接触部分；沿由第三扩散区通过第一扩散区到达最近的第一短路点的最短电流流通路径的方向，第四扩散区靠近第三扩散区的一端到第二短路点的最短距离大于第五扩散区靠近第四扩散区的一端到第一短路点的最短距离。
85.其中，第一导电块20和第二导电块30可通过对同一金属层进行图案化形成。在任一器件单元区11中，第一导电块20和第二导电块30间隔设置。
86.步骤160、将任一器件单元区中的第二导电块和第二扩散区与不同的电极电连接。
87.其中，如图6所示，第二导电块30可与电极40电连接，第二扩散区102可与电极50电连接。
88.本实用新型实施例提供的半导体放电管的制作方法可用于制作本实用新型任意实施例提供的半导体放电管，因此本实用新型实施例提供的半导体放电管的制作方法也具备上述实施例中所描述的有益效果，此处不再赘述。
89.本实用新型实施例提供又一种半导体放电管的制作方法。图16为本实用新型实施例提供的又一种半导体放电管的制作方法的流程图。在上述实施例的基础上，该方法包括：
90.步骤210、提供第一导电类型的半导体衬底，半导体衬底包括至少一个器件单元区。
91.步骤220、在任一器件单元区中，在半导体衬底上形成第二导电类型的第一扩散区和第二扩散区，第一扩散区和第二扩散区被半导体衬底的第一导电类型的本体区所间隔；其中，第一导电类型和第二导电类型不同。
92.步骤230、在任一器件单元区中，在半导体衬底上形成第一导电类型的第三扩散区，第三扩散区均与第一扩散区和半导体衬底的本体区相接触。
93.步骤240、在任一器件单元区中，在第一扩散区内形成第一导电类型的第四扩散区和第五扩散区，第三扩散区、第四扩散区和第五扩散区间隔设置。
94.步骤250、在任一器件单元区中，在半导体衬底的一侧形成沟槽，其中，第一扩散区与沟槽位于半导体衬底的同一侧，沟槽的深度大于第一扩散区的深度；第三扩散区和第四扩散区位于沟槽的第一侧；第五扩散区位于沟槽的与第一侧相对的第二侧；第三扩散区和第四扩散区的排列方向垂直于第四扩散区和第五扩散区的排列方向。
95.其中，该沟槽107可通过光刻、干法蚀刻或湿法蚀刻等工艺形成。图17为与步骤250对应的半导体放电管的俯视结构示意图。
96.步骤260、在任一器件单元区中形成对应的第一导电块和第二导电块，第一导电块与第一扩散区和第四扩散区电连接；第二导电块与第一扩散区和第五扩散区电连接；由第三扩散区通过第一扩散区到达最近的第一短路点的最短电流流通路径上，依次经过与第四扩散区相接触的那部分第一扩散区、第二短路点和与第五扩散区相接触的那部分第一扩散区；其中，第一短路点为第一扩散区与第二导电块的相接触部分；第二短路点为第一扩散区与第一导电块的相接触部分；沿由第三扩散区通过第一扩散区到达最近的第一短路点的最短电流流通路径的方向，第四扩散区靠近第三扩散区的一端到第二短路点的最短距离大于第五扩散区靠近第四扩散区的一端到第一短路点的最短距离。
97.步骤270、将任一器件单元区中的第二导电块和第二扩散区与不同的电极电连接。
98.可选的，在上述实施例的基础上，器件单元区为至少两个，至少两个器件单元区包括相邻设置的第一器件单元区和第二器件单元区；第一器件单元区的第一扩散区与第二器件单元区的第二扩散区位于半导体衬底的同一侧。
99.可选的，在上述实施例的基础上，相邻设置的第一器件单元区和第二器件单元区中，位于半导体衬底的同一侧的第一扩散区和第二扩散区连通为同一扩散区。
100.注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。