专利名称：固体放电二极管的制作方法
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。
固体放电管是一种用作通信机、数据传送机和半导体集成电路等的保护器。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，台面结构的器件工艺复杂，需采用玻璃钝化技术，采用限压环，等势环结构的器件因结构复杂而不利于提高成品率。
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二极管，具有生产成本低，成品率高等特点，便于在国内推广应用。
本实用新型采用双向二端硅复合可控硅结构，可由n型硅底、硼扩散区和磷扩散区组成，其特点是两个硼扩散区位于衬底正反两面，两个磷扩散区位于两个硼扩散区内的两侧，两个磷扩散区内有均匀分布的圆形短路点，整个器件构成旋转180°的轴对称结构。圆形短路点的圆心位置可以呈正三角形分布，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，不需要用分压环，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、程控交换机、传真机、无线机等)、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。
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，根据VBR要求，可选用一定电阻率、晶向为(111)和n型双面抛光硅片n3；经过一次氧化，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形成双面硼扩散区P2和P4，再采用双面光刻技术，以三氯氧磷(POCl3)液态源扩散形成磷扩散区n1和n5，第三次双面光刻刻出引线孔，再双面金属化，其中一面可以为铝(Al)层；另一面可以为多层金属，如铬镍金(CrNiAu)，再通过双面光刻形成金属内电极；最后采用双面封装技术进行烧焊封装。封装可用采两种方式实现，第一是采用塑封，将多层电极一面用铅锡合金烧焊在底座上，另一面用硅铝丝超声压焊，使铝电极与管脚相连，然后塑封。第二是采用金属电极烧焊，用铅锡合金烧焊，先烧好一面，再烧另一面，形成电极T1和T2。图2中的A-A’为剖面位置，Y-Y’为旋转180°对称轴，(1)为正三角形分布的短路点，(2)为半圆形的磷扩散区边缘，(3)为硼扩散区，(4)为n硅衬底，图1中的(5)为内电极，(6)为SiO2。衬底也可采用P型硅，此时两个掺硼区位于两个掺磷区内的两侧。当图1中的T1端加正电压、T2端加负电压时，其I-V特性如图3中的第一象限所示。当外加电压V未达到其击穿电压VBR时，固体放电二极管呈现高阻(109～1010Ω)，漏电电流极小(50V时小于1μA)；当V≥VBR时，电流陡增；当V达到转折电压VBo时，进入负的微分电导区(dI/dV＜0)，此时电流极大，导通电阻极小。随着浪涌电压减小，通过器件的电流逐渐回流，当电流I降到维持电流IH时，器件从低阻态迅速转变到高阻态，这就完成了一次放电过程。当T1加负电压、T2加正压时，其I-V特性如图3中的第三象限所示。
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二极管，由n型硅衬底、硼扩散区和磷扩散区构成，其特征在于两个硼扩散区位于衬底正反两面，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，整个器件构成旋转180°的轴对称结构。
2.根据权利要求1所述的固体放电二极管，其特征在于圆形短路点的圆心位置呈正三角形分布。
3.根据权利要求1或2所述的固体放电二极管，其特征在于磷扩散区两侧边缘相对于短路点为半圆形结构。
专利摘要固体放电二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，它由在n型硅衬底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内的两侧，并且有均匀分布的圆形短路点，整个器件构成旋转180°的轴对称结构，短路点位置为正三角形(也可为正方形)分布，磷扩散区两侧边缘为半圆形结构，具有结构和工艺简单，成本低和成品率高等优点。
文档编号H01L29/86GK2247873SQ9523966
公开日1997年2月19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