专利名称：固体放电三极管的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种电流型硅浪涌保护器件，属于半导体晶闸管技术领域。
固体放电管是目前用作通信机、数据传送机和半导体集成电路等的保护器件。现有的固体放电管通常采用台面结构或采用限压环、等势环结构。台面结构器件因需要采用玻璃钝化等工艺手段，故工艺比较复杂；环状结构器件因结构复杂而不利于提高成品率。对于实现双线对地保护的场合，无法通过一只固体放电管二极来实现。
本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供一种结构简单、制作工艺简便的固体放电管，它可以实现双线对地的保护的功能，具有生产成本低、成品率高等优点，便于国内推广使用。
本实用新型采用两个双向二端硅复合可控硅结构，可由两个固体放电二极管组成，其特点是两个固体放电二极管制作在同一片半导体硅衬底上，两个固体放电二极管之间为旋转180°轴对称，两个固体放电二极管在衬底一面的两个电报相联而构成接地极，另一面的两个电极分别引出，从而构成固体放电三极管。为了保证两个固体放电二极管的特性一致，两个图形设计相同，并构成旋转180°轴对称结构。每个固体放电二极管均可由n型硅衬底、两个硼扩散区和两个磷扩散区构成；两个硼扩散区位于衬底的正反两面，两个磷扩散区位于两个硼扩散区内的两侧，两个磷扩散区内都有均匀分布的圆形短路点，器件构成旋转180°轴对称结构。圆形短路点的圆心位置可以呈正三角分布，也可以呈正方形分布。为了解决起始触发电流的均匀性问题，磷扩散区两侧边缘相对于短路点为半圆形结构。
本实用新型与现有技术相比，具有结构和工艺简单、成本低和成品率高等优点，它不需要采用分压环、截止环和玻璃钝化技术。与气体放电管相比，具有响应快、漏电小、绝缘电阻大、性能稳定、电流容量大和寿命长等优点，可用于对雷击、电力感应和电力线碰触而有可能损坏设备的保护，例如各种通信机(电子交换机、程控交换设备、传真机、无线电机等)、数据传送机的防雷浪涌保护，通信电路的交流线混触保护，以及各种集成电路(IC)和超大规模集成电路(LSI)等半导体器件的保护。只用一个固体放电三极管就可以实现双线对地保护的功能。
图1为本实用新型的结构示意图；图2为实施方案的平面结构示意图；图3为器件的电流-电压(I-V)特性曲线图。
本实用新型可采用附图所示的方案实现。如图1所示，两个固体放电管二极管为n1、p2、n3、p4、n5和n’1、p’2、n’3、p’4、n’5五层结构，T1和T’1通过金(Au)电极联在一起，形成接地电极；T2和T’2作为两个引出电极，可采用铝(Al)电极。图2中的圆形短路点(1)的大小和数量可根据维持电流IH和电压变化率dv/dt的数值要求来决定，(2)为磷扩散区的半圆形边缘，(3)为硼扩散区，(4)为n型硅衬底，A-A’为图1a的剖面位置，B-B’为图1b的剖面位置，Y-Y’为转动180°对称轴。图1a中的(5)为内电极，(6)为SiO2。图3中的IH为维持电流，VBO为转折电压，VBR为击穿电压。根据VBR的要求，可选用合适电阻率晶向为(111)的n型硅片为衬底n3(n’3)，双面抛光、氧化后，采用双面光刻技术刻出双面硼扩散区，采用微晶硼扩散源扩散而形成双面硼扩散区p2、p’2、和p4、p’4，再刻出磷扩散区，用三氯氧磷(POCl3)液态源扩散形成n1、n’1和n5、n’5双面磷扩散区。衬底也可采用P型硅片，此时硼、磷区与n型衬底相反，即两个掺硼区位于两个掺磷区内的两侧。对于制成的管芯，需通过刻引线孔后，再双面金属化，一面可用金(Au)联接而构成接地极T1，另一面用铝(Al)作为引出极T2和T’2。封装可采用双面塑封技术，将Au电极用铅锡合金烧焊在底座上，再用硅铝丝超声压焊，使铝电极与管脚相连接，然后塑封。
权利要求1.一种用于防止雷电浪涌损坏电子设备和器件的固体放电三极管，由两个固体放电二极管组成，其特征在于两个固体放电二极管制作在同一片半导体衬底上，两个二极管之间为旋转180°轴对称，衬底一面的两个电极相联构成接地极，另一面两个电极分别引出。
2.根据权利要求1所述的固体放电三极管，其特征在于每个固体放电二极管均由n型硅衬底、两个硼扩散区和两个磷扩散区构成，两个硼扩散区位于衬底的正反两面，两个磷扩散区位于两个硼扩散区内的两侧，两个磷扩散区内都有均匀分布的圆形短路点，器件构成旋转180°轴对称结构。
3.根据权利要求1或2所述的固体放电三极管，其特征在于圆形短路点的圆心位置呈正三角形分布。
4.根据权利要求1或2所述的固体放电三极管，其特征在于磷扩散区边缘相对短路点为半圆形结构。
专利摘要固体放电三极管是一种用于防止雷电浪涌损坏电子设备和器件的保护器，它由制作在同一衬底上的两个固体放电二极管构成，衬底一面的两个电极联接成接地极，另一面两电极分别引出，每个二极管都由n型硅衬底的双面制作硼扩散区和磷扩散区构成，两个磷扩散区位于两个硼扩散区的两侧，磷扩散区有均匀分布的短路点，整个器件构成旋转180°轴对称结构，具有结构和工艺简单，成本低和成品率高等优点。
文档编号H01L29/66GK2239078SQ9523966
公开日1996年10月30日 申请日期1995年4月28日 优先权日1995年4月28日
发明者唐国洪, 陈德英 申请人:东南大学