过压防护器件和电子电路的制作方法

本技术涉及微电子。更具体地，涉及一种过压防护器件和电子电路。

背景技术：

1、电子装置或者设备系统在使用过程中，经常会遭到瞬变电压和/或浪涌电流的冲击，这些冲击轻则使整机系统的性能下降，出现误动作，重则会遭受损坏，尤其是在通讯系统中，雷击、电源电压波动、电磁感应等浪涌会对通信设备造成很大影响甚至损毁。半导体过压防护器件以其响应速度快，重复性好，防护效果好等特点，近些年来得到广泛地应用，且品种不断增多，功能越来越完善。早期的过压防护器件通过采用晶闸管实现负向过压防护，采用二极管实现正向过压防护，如图1所示；但由于二极管的泄流速度和泄流能力不及晶闸管，导致整个半导体过压防护器件正、负向过压的防护能力和防护速度以及防护效果不对称，不均衡。

2、近年来过压防护器件已发展到正、负向都通过采用晶闸管的方式，通过一颗正向保护晶片和一颗负向保护晶片封装在一起实现这种结构。正负向保护的两颗晶片结构相似，但是掺杂类型相反。每颗晶片由两个对称单元组成，中间具有控制单元，如图2a和图2b所示。现有产品结构设计复杂，占用芯片面积过大，工艺匹配难度大，对产线的工艺要求更高，易出现良品率低，难以实现量产的问题。也就是说，这样，不仅增加了工艺难度而且增加了生产成本。另外，现有产品是两个控制管分别控制两个晶闸管，从结构布局上造成了控制电流不均衡，稳定性差的问题，而且囿于芯片面积，难以采用小型化封装，使得器件整体尺寸偏大，例如，现有产品一般所采用的sop8封装形式，使用上缺少灵活性。

3、因此，需要提供一种新的设计方案，以能够解决现有产品存在的上述器件尺寸大、均衡性和稳定性差、成本高等不足。

技术实现思路

1、为达到上述目的，本实用新型采用下述技术方案：

2、本实用新型第一方面提供了一种过压防护器件，包括：

3、第一导电类型的衬底，所述衬底具有相对的第一表面和第二表面；

4、位于衬底内具有第二导电类型的隔离区，所述隔离区贯穿衬底的第一表面和第二表面，且所述隔离区在第一表面上的正投影为环形；

5、基于所述衬底形成的三极管和晶闸管，所述三极管位于所述隔离区所包围的区域内；以及

6、位于所述衬底第一表面上的金属层，所述金属层以所述三极管的发射区为中心呈向外的辐射形状，以电连接所述三极管的发射区与所述晶闸管的基区。

7、优选地，所述三极管包括：

8、形成在衬底中且与衬底同质的三极管集电区；

9、位于三极管集电区中第二导电类型的三极管基区；

10、位于三极管基区中的第一导电类型的三极管发射区；

11、位于三极管发射区中的第一导电类型的发射区接触孔；以及

12、位于三极管集电区中的第一导电类型的集电区接触孔。

13、优选地，所述三极管还包括：自所述衬底第一表面延伸至衬底中的第二导电类型的基区接触孔，所述基区接触孔在所述衬底第一表面上的正投影呈环形且部分覆盖所述三极管基区。

14、优选地，所述晶闸管包括：

15、位于衬底中的第二导电类型的晶闸管基区，且自衬底的第一表面向第二表面延伸；

16、位于所述晶闸管基区中的第一导电类型的阴极掺杂区；以及

17、位于衬底中的第二导电类型的阳极掺杂区，所述阳极掺杂区自衬底的第二表面向第一表面延伸，且所述阳极掺杂区与所述晶闸管基区之间的区域与衬底同质。

18、优选地，所述晶闸管的阳极掺杂区与所述隔离区为同一工艺形成的结构。

19、优选地，所述晶闸管还包括形成于所述第二表面上的凹槽，所述凹槽自所述隔离区的表面向第一表面延伸，且所述凹槽在所述衬底上的正投影覆盖所述隔离区在所述衬底上的正投影。

20、优选地，所述凹槽的深度为20μm至50μm。

21、优选地，所述隔离区在所述第一表面上的正投影为方形环，且所述三极管的发射区在所述第一表面上的正投影位于所述方形环的中心。

22、优选地，所述金属层以所述三极管的发射区为中心呈十字形。

23、优选地，第一导电类型为n型，并且第二导电类型为p型；或者第一导电类型为p型，并且第二导电类型为n型。

24、本实用新型第二方面提供一种电子电路，包括上文所述的过压防护器件。

25、本实用新型的有益效果如下：

26、本实用新型针对目前现有的问题，提供一种过压防护器件和电子电路。该过压防护器件包括一个三极管和由该三极管控制的晶闸管，晶闸管在衬底上的正投影围绕三极管在衬底上的正投影，并且连接晶闸管的基区和三极管的发射区的金属层在衬底上的正投影为辐射状图形，该辐射状图形以三极管的发射区为中心向外辐射并延伸到晶闸管的基区，从而能够利用金属层从多个电通路向晶闸管输出多路控制电流，使晶闸管快速且均匀地接收控制电流，快速进入箝位状态进行浪涌电流泄放。此外，该过压防护器件每个管芯仅包含一个三极管和一个晶闸管，降低了工艺制作难度，提高了产品的一致性，使得实现正反双向保护或双路保护时选择匹配晶片的难度大大降低，提高了产品制作良率，且尺寸小成本低，使用更灵活，具有广泛的应用前景。

技术特征：

1.一种过压防护器件，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的过压防护器件，其特征在于，所述三极管包括：

3.根据权利要求2所述的过压防护器件，其特征在于，所述三极管还包括：自所述衬底第一表面延伸至衬底中的第二导电类型的基区接触孔，所述基区接触孔在所述衬底第一表面上的正投影呈环形且部分覆盖所述三极管基区。

4.根据权利要求1所述的过压防护器件，其特征在于，所述晶闸管包括：

5.根据权利要求4所述的过压防护器件，其特征在于，所述晶闸管的阳极掺杂区与所述隔离区为同一工艺形成的结构。

6.根据权利要求4所述的过压防护器件，其特征在于，所述晶闸管还包括形成于所述第二表面上的凹槽，所述凹槽自所述隔离区的表面向第一表面延伸，

7.根据权利要求6所述的过压防护器件，其特征在于，所述凹槽的深度为20μm至50μm。

8.根据权利要求1-7任一项所述的过压防护器件，其特征在于，所述隔离区在所述第一表面上的正投影为方形环，且所述三极管的发射区在所述第一表面上的正投影位于所述方形环的中心。

9.根据权利要求8所述的过压防护器件，其特征在于，所述金属层以所述三极管的发射区为中心呈十字形。

10.根据权利要求1-7中任一项所述的过压防护器件，其特征在于，所述第一导电类型为n型，并且所述第二导电类型为p型；或者所述第一导电类型为p型，并且所述第二导电类型为n型。

11.一种电子电路，其特征在于，包括权利要求1-10中任一项所述的过压防护器件。

技术总结
本技术公开一种过压防护器件和电子电路。该过压防护器件包括：第一导电类型的衬底，所述衬底具有相对的第一表面和第二表面；位于衬底内具有第二导电类型的隔离区，所述隔离区贯穿衬底的第一表面和第二表面，且在第一表面上的正投影为环形；基于所述衬底形成的三极管和晶闸管，所述三极管位于所述隔离区所包围的区域内；位于所述衬底第一表面上的金属层，所述金属层以所述三极管的发射区为中心呈向外的辐射形状，以电连接所述三极管的发射区与所述晶闸管的基区。通过设置晶闸管围绕三极管以及辐射形状的金属层，能够从多个电通路向晶闸管输出多路控制电流，使晶闸管快速且均匀地接收控制电流，快速进入箝位状态进行浪涌电流泄放。

技术研发人员：杨京花,李洪朋,杨显精,韦仕贡,常国,张彦秀
受保护的技术使用者：北京燕东微电子科技有限公司
技术研发日：20230131
技术公布日：2024/1/13