电压浪涌保护器件及其制造方法
电压浪涌保护器件及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种半导体技术领域，特别涉及一种电压浪涌保护器件及其制造方法。
【背景技术】
[0002]随着电子技术的飞速发展，经常会有意外的电压瞬变和浪涌电流使整机系统的性能下降，出现误动作甚至损坏。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是破坏。
[0003]半导体浪涌保护器件具有精确导通、无限重复和快速响应的优越性能，是其它瞬间过压保护器件所远不能及的。然而，现有的半导体浪涌保护器件存在如下不足:只有单向浪涌保护能力、即便有双向保护能力但正反向保护能力不均衡、保护响应速度慢等。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种电压浪涌保护器件及其制造方法，用于解决上述技术缺陷中的至少一个。
[0005]本发明一方面提供一种电压浪涌保护器件，包括:
[0006]第一导电类型的衬底；
[0007]第二导电类型的第一基区，从衬底的第一表面延伸进入衬底中；
[0008]与第一基区相对的第二导电类型的第二基区，从衬底的与第一表面相对的第二表面延伸进入衬底中；
[0009]多个第一导电类型的第一发射区，从衬底的第一表面延伸进入第一基区中；
[0010]多个第一导电类型的第二发射区，从衬底的第二表面延伸进入第二基区中，与第一发射区错开，
[0011]其中第一导电类型与第二导电类型互补。
[0012]在一个具体实施例中，多个第一发射区以及多个第二发射区的大小相同，每两个第一发射区之间的间距与每两个第二发射区之间的间距相同。
[0013]在一个具体实施例中，该器件还包括:第一导电类型的第一环形区，环绕第一基区；和/或第一导电类型的第二环形区，环绕第二基区。
[0014]在一个具体实施例中，第一环形区与第一基区的间距和第二环形区与第二基区的间距相同。
[0015]在一个具体实施例中，该器件还包括:第一导电类型的第一条形区，形成在所述第一环形区与所述多个第一发射区之间；和/或第一导电类型的第二条形区，形成在所述第二环形区与所述多个第二发射区之间。
[0016]在一个具体实施例中，该器件还包括:第二导电类型的第一注入区，从第一表面延伸进入第一基区中，并且与所述第一发射区相对设置；和/或第二导电类型的第二注入区，从第二表面延伸进入第二基区中，并且与所述第二发射区相对设置。
[0017]在一个具体实施例中，第一注入区的掺杂浓度大于第一基区的掺杂浓度；和/或第二注入区的掺杂浓度大于第二基区的掺杂浓度。
[0018]在一个具体实施例中，第一金属层，形成在第一基区上；以及第二金属层，形成在第二基区上。
[0019]在一个具体实施例中，衬底的厚度为150-190微米。
[0020]在一个具体实施例中，第一导电类型为N型，第二导电类型为P型；或者第一导电类型为P型，第二导电类型为N型。
[0021]本发明的另一方面提供一种电压浪涌保护器件的制造方法，包括:
[0022]形成第一导电类型的衬底；形成第二导电类型的第一基区，第一基区从衬底的第一表面延伸进入衬底中；
[0023]形成与第一基区相对的第二导电类型的第二基区，第二基区从衬底的与第一表面相对的第二表面延伸进入衬底中；
[0024]形成多个第一导电类型的第一发射区，第一发射区从衬底的第一表面延伸进入第一基区中；
[0025]形成多个第一导电类型的第二发射区，第二发射区从衬底的第二表面延伸进入第二基区中，与第一发射区错开，
[0026]其中第一导电类型与第二导电类型互补。
[0027]在一个具体实施例中，多个第一发射区以及多个第二发射区的大小相同，每两个第一发射区之间的间距与每两个第二发射区之间的间距相同。
[0028]在一个具体实施例中，该方法还包括:
[0029]形成第一导电类型的第一环形区，环形区环绕第一基区；和/或
[0030]形成第一导电类型的第二环形区，第二环形区环绕第二基区。
[0031]在一个具体实施例中，第一环形区与第一基区的间距和第二环形区与第二基区的间距相同。
[0032]在一个具体实施例中，该方法还包括:在所述第一环形区与所述多个第一发射区之间形成第一导电类型的第一条形区；和/或在所述第二环形区与所述多个第二发射区之间形成第一导电类型的第二条形区。
[0033]在一个具体实施例中，该方法还包括:形成第二导电类型的第一注入区，第一注入区从第一表面延伸进入第一基区中，并且与所述第一发射区相对设置；和/或形成第二导电类型的第二注入区，第二注入区从第二表面延伸进入第二基区中，并且与所述第二发射区相对设置。
[0034]在一个具体实施例中，第一注入区的掺杂浓度大于第一基区的掺杂浓度；和/或第二注入区的掺杂浓度大于第二基区的掺杂浓度。
[0035]在一个具体实施例中，在第一基区上形成第一金属层；以及在第二基区上形成第二金属层。
[0036]在一个具体实施例中，衬底的厚度为150-190微米。
[0037]在一个具体实施例中，第一导电类型为N型，第二导电类型为P型；或者第一导电类型为P型，第二导电类型为N型。
[0038]本发明的电压浪涌保护器件能够提供正反向浪涌保护能力，并且在一些优选实施例中，本发明的电压浪涌保护器件的正、反向浪涌保护能力均衡，泄流速度快，体积小，并且该器件可以在电容不变的前提下，改变其钳位电压，以适应不同系统对浪涌保护器件的应用要求。
【附图说明】
[0039]通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中:
[0040]图1示出根据本发明的浪涌保护器件的制造方法；
[0041]图2_6、7a、7b、8示出根据本发明方法的各步骤形成的器件结构图；
[0042]图9示出本发明浪涌保护器件的电路原理图；
[0043]图10示出本发明浪涌保护器件正、反向过压泄流1-V曲线；
[0044]图11示出本发明浪涌保护器件的电路应用线路图。
[0045]应当注意的是，本说明书附图并非按照比例绘制，而仅为示意性的目的，因此，不应被理解为对本发明范围的任何限制和约束。在附图中，相似的组成部分以相似的附图标号标识。
【具体实施方式】
[0046]以下参照附图进行详细的描述，所述附图形成本发明的一部分，且在本发明中，附图通过对实施本发明的具体实施例的解释表示出来。应当理解的是在不偏离本发明的范围的情况下可以采用其它的实施例且可以进行结构上或逻辑上的改变。例如，对于一个实施例解释或描述的特征可被用于其它实施例或与其它实施例结合来生成另一个实施例。其意图在于本发明包括这样的修改和变化。这些示例用特定的语句描述，但它们不应被理解为对所附的权利要求范围的限制。附图仅出于解释性目的且并非按比例绘制。除非特别说明，出于清楚的目的，相应的元件在不同的附图中采用同样的附图标记表示。
[0047]术语〃具有"，〃含有"，〃包括，〃包含〃等是开放性的，它们表示所描述的结构，元件或者特征的存在，但并不排除额外元件或特征。
[0048]附图中通过在掺杂类型"η"或"ρ"之后指示"+"或"++"来表示相应的掺杂浓度。例如，〃η-〃表示一个比η掺杂区的掺杂浓度低的掺杂浓度，而〃η+/η++〃掺杂区具有比η掺杂区的掺杂浓度高的掺杂浓度，并且〃η++〃掺杂区具有比η+掺杂区的掺杂浓度高的掺杂浓度。具有相同相对掺杂浓度的掺杂区并不一定具有相同的绝对掺杂浓度。例如，两个不同的η掺杂区可以具有相同的或不同的绝对掺杂浓度。
[0049]术语〃电接触〃描述电连接元件间的永久性的低欧姆连接，例如，相关元件间的直接接触或经由金属和/或高掺杂的半导体的低欧姆连接。
[0050]实施例1
[0051]图1是制造本实施例的电压浪涌保护器件的流程图10。以下结合图1的流程图和相应的结构视图来详细解释本发明。
[0052]步骤S100，形成N型衬底200，如图2所示。
[0053]优选地，本发明所采用的衬底200的厚度为现有电压浪涌保护器件的衬底厚度的65% -95%。例如现有衬底厚度通常为200-230微米，而本发明的衬底厚度约为150-190微米。使用如此薄的衬底，通过工艺调整，达到浪涌保护能力的前提下，可以缩短之后所述的深结P++注入区推结时间，同时减小了器件的体积。
[0054]S105，形成P型第一基区205，第一基区205从衬200的第一表面延伸进入衬底中。第一基区205可以采用本领域技术人员熟知的方法形成，例如通过注入或扩散。
[0055]SI 10，形成与第一基区205相对的P型第二基区210，第二基区210从衬底的与第一表面相对的第二表面延伸进入衬底200中。第二基区210可以采用本领域技术人员熟知的方法形成，例如通过注入或扩散。
[0056]注意，在本发明中，第一基区205和第二基区210既可以分别形成，也可以同时形成，这对于本领域技术人员也是熟知 的。
[0057]形成第一基区205和第二基区210后的结构如图3所示。
[0058]SI 15，形成多个N+型第一发射区215，第一发射区215从衬底200的第一表面延伸进入第一基区205中。第一发射区215可以采用本领域技术人员熟知的方法形成，例如通过注入或扩散。
[0059]在本发明中，术语“延伸进入”是指延伸进入但并不穿透。例如，第一发射区215从衬底200的第一表面延伸进入第一基区205中，是指第一发射区215终止于第一基区205中，并不穿透第一基区205。
[0060]S120，形成多个N+型第二发射区220，第二发射区220从衬底200的第二表面延伸进入第二基区210中，与第一发射区215错开。
[0061]请注意，除非特别说明，本发明中的步骤之间的顺序可以改变，只要不违反技术和逻辑的顺序即可。例如，可以在制造了第一、第二基区后，先制造第二发射区，再制造第一发射区，即执行步骤S120，再执行步骤SI 15。
[0062]形成第一发射区215和第二发射区220后的结构如图4所示。从图4中可以看出，第一发射区215与第二发射区220在垂直于衬底表面的方向上(即垂直方向上)整体错开相对。即，在图4的截面图中示出为:第一发射区215靠近第一基区205的左侧边缘设置，而第二发射区220靠近第二基区210的右侧边缘设置。当然，所述第一发射区215和第二发射区220并不一定要求整体错开，只要多个第一发射区215中的每一个与多个第二发射区220中的每一个均是错开的，即在垂直方向上不对准即可。
[0063]因此，在N型衬底200上形成了两个NPNP结构的晶闸管。一个是由N+型第一发射区215、P型第一基区205、N型衬底200和P型第二基区210组成的晶闸管300，另一个是由N+型第二发射区220、P型第二基区210、N型衬底200和P型第一基区205组成的晶闸管305，如图9的器件30中所示。
[0064]图10示出本发明的浪涌保护器件正、反过压泄流1-V曲线。可见，本发明的浪涌保护器件采用正向NPNP结构对正向的浪涌进行保护，反向NPNP结构对反向的浪涌进行保护，具有双向保护能力。
[0065]同时，形成的NPNP结构是在垂直方向上的，使得电流垂直的从一个电极(例如图9中的电极310)流向另一个电极(例如图9中的电极315)，与市场可得的其他厂商的产品，横向形成NPNP结构不同，此垂直结构可以有效的减小器件的表面积和总体尺寸。
[0066]当正向浪涌施加到电极310上的时候，晶闸管300作为主要的浪涌保护单元，将浪涌电流泄放，以保护后面并联的系统不受浪涌的影响；当反向浪涌施加到电极315上的时候，晶闸管305作为主要的浪涌保护单元，将浪涌电流泄放，以保护后面并联的系统不受浪涌的影响。
[0067]优选地，多个第一发射区的大小相同，间距相同。优选地，多个第二发射区的大小相同，间距相同。更优选地，多个第一发射区以及多个第二发射区的大小相同，每两个第一发射区之间的间距与每两个第二发射区之间的间距相同。在这种情况下，由于芯片结构的对称性，形成了一个具有正、反向浪涌保护能力对称的浪涌保护器件，1-V曲线如图9所示，正向和负向的击穿电压Vbk和转折电流I M大小相同。
[0068]多个第一发射区215之间以及多个第二发射区220之间间距的区域形成短路通道，起到均衡电流的作用，以免发生局部击穿，提高了器件整体泄流能力和稳定性。
[0069]在一个具体示例中，如图5所示，所述方法还包括形成N+型第一环形区225，第一环形区225环绕第一基区205。第一环形区225可以单独形成，也可以与第一发射区215利用同一扩散或注入工艺同时形成，避免了因为结构改变而额外增加工艺步骤。
[0070]此N+环形结构改变了器件表面处的掺杂浓度，当一正向浪涌施加在NPNP结构上的时候，N+P结的击穿位置由纵向变为沿表面向N+环横向击穿，那么，通过合理的安排第一环形区225与第一基区205的距离，可形成不同钳位电压的系列产品，从几百伏特的高压到几伏特的低压，本发明结构都能够适用。
[0071]在另一个具体示例中，如图5所示，所述方法还包括形成N+型第二环形区230，第二环形区230环绕第二基区210。第二环形区230可以单独形成，也可以与第二发射区220利用同一扩散或注入工艺同时形成，避免了因为结构改变而额外增加工艺步骤。
[0072]此N+环形结构改变了器件表面处的掺杂浓度，当一反向浪涌施加在NPNP结构上的时候，N+P结的击穿位置由纵向变为沿表面向N+环横向击穿，那么，通过合理的安排第二环形区230与第二基区210的距离，可形成不同钳位电压的系列产品，从几百伏特的高压到几伏特的低压，本发明结构都能够适用。
[0073]在又一具体示例中，如图5所示，所述方法还包括形成第一环形区225和第二环形区230 二者。这既可以实现上述两个具体示例中的效果，还可以保持器件的正反向性能一致。
[0074]在一个具体示例中，对于本发明浪涌保护器件的低电压系列，还可以在第一发射区215的长度方向(即延伸方向，在图5中为垂直于纸面方向)上的末端和第一环形区225之间形成N+第一条形区235，如图6所示，图6为此步骤后衬底200第一表面朝上时的俯视图。第一条形区235既可以单独形成，也可以与第一发射区215以及第一环形区225利用同一扩散或注入工艺同时形成，避免了因为结构改变而额外增加工艺步骤。
[0075]除了图6所示的情形，第一条形区235还可以形成在第一发射区的宽度方向上的末端和第一环形区225之间，即图5中最左侧的第一发射区与第一环形区225之间。
[0076]通过形成第一条形区235，进一步调整了击穿电压Vbk的大小。除了调整击穿电压以外，还可以调整转折电流Im的大小，如果N+环形区宽度太大，那么转折电流比较大，器件的灵敏度就会降低；如果N+环宽度太小，导致转折电流太小，使得保护器件误动作的概率加大，影响系统的稳定性。那么，合理地调整N+第一条形区的大小和它与NPNP结构N+发射区215的距离，就会使得保护器件在达到预定保护电压能力的前提下，获得适中大小的转折电流，保证浪涌保护器件的安全性和可靠性。
[0077]在另一个具体示例中，对于本发明浪涌保护器件的低电压系列，还可以在第二发射区220的长度方向(即延伸方向，在图5中为垂直于纸面方向)上的末端和第二环形区230之间形成N+第二条形区(图中未示出)。第二条形区既可以单独形成，也可以与第二发射区220以及第二环形区230利用同一扩散或注入工艺同时形成，避免了因为结构改变而额外增加工艺步骤。
[0078]第二条形区还可以形成在第二发射区的宽度方向上的末端和第二环形区230之间，即图5中最右侧的第二发射区与第二环形区230之间。。
[0079]通过形成第二条形区，进一步调整了击穿电压Vbk的大小。除了调整击穿电压以夕卜，还可以调整转折电流Im的大小，如果N+环形区宽度太大，那么转折电流比较大，器件的灵敏度就会降低；如果N+环宽度太小，导致转折电流太小，使得保护器件误动作的概率加大，影响系统的稳定性。那么，合理地调整N+第二条形区的大小和它与NPNP结构N+发射区220的距离，就会使得保护器件在达到预定保护电压能力的前提下，获得适中大小的转折电流，保证浪涌保护器件的安全性和可靠性。
[0080]在又一具体示例中，所述方法还包括形成第一环形区和第二条形区二者。这既可以实现上述两个具体示例中的效果，还可以保持器件的正反向性能一致。
[0081]在本发明的一个具体示例中，本发明的方法还包括形成P++型的第一注入区240，第一注入区240从第一表面延伸进入第一基区205中，并且与第一发射区215相对设置。如图7a和7b所示(图7a为第一表面朝上时的器件的俯视图，图7b为图7a沿线A-A的截面图)，第一注入区240靠近第一基区205的右侧边缘设置。
[0082]形成第一注入区240的方法是本领域技术人员所熟知的，例如离子注入或扩散。
[0083]此区域的形成可以降低导通后体电阻，有效的提高泄放电流的能力。
[0084]另外，市场上其他类似产品，采用的衬底比较厚，使形成的P++注入区的结深需要深于P型基区的结深，以此来降低电压。这不仅增加了工艺难度、花费过多宝贵时间，而且此突出的P++注入区增加了整个P型区域的截面积，增大了器件的整体电容，不能满足当下对高速器件的应用要求。然而，如前所述，本发明可以采用相对较薄的衬底，在这种情况下，本发明的P++第一注入区的深度可以小于第一基区205的深度，在保证加大电流泄放能力的前提下，可以缩短推结时间，也不会额外的增加工艺难度和整体的电容值。
[0085]在本发明的另一个具体示例中，本发明的方法还包括形成P++型的第二注入区245，第二注入区245从第二表面延伸进入第二基区210中，并且与第二发射区220相对设置。如图7b所示，第二注入区245靠近第二基区210的左侧边缘设置。
[0086]形成第二注入区245的方法是本领域技术人员所熟知的，例如离子注入或扩散。
[0087]此区域的形成可以降低导通后体电阻，有效地提高泄放电流的能力。
[0088 ]另外，市场上其他类似产品，采用的衬底比较厚，使形成的P++注入区的结深需要深于P型基区的结深，以此来降低电压。这不仅增加了工艺难度、花费过多宝贵时间，而且此突出的P++注入区增加了整个P型区域的截面积，增大了器件的整体电容，不能满足当下对高速器件的应用要求。然而，如前所述，本发明可以采用相对较薄的衬底，在这种情况下，本发明的P++第二注入区的深度可以小于第二基区210的深度，在保证加大电流泄放能力的前提下，可以缩短推结时间，也不会额外的增加工艺难度和整体的电容值。
[0089]在本发明的又一个具体示例中，本发明的方法还包括形成P++型的第一注入区240和第二注入区245 二者，如图7b所示。这既可以实现上述两个具体示例中的效果，还可以保持器件的正反向性能一致。
[0090]在本发明中，在N或P前带有的“++”、“ + ”和无“ + ”表示掺杂浓度之间可以依次相差2-3个数量级。
[0091]在完成图1所示的方法之后或者在附加的完成了上述额外的优选步骤之后，可以在第一表面和第二表面形成绝缘介质，形成欧姆接触孔，进而形成第一金属层250和第二金属层255，如图8所示。
[0092]前述短路通道的外侧均与N+发射区215和220外侧的金属层250和255直接电接触。N+发射区215和220所在的P型基区205和210，通过上述的短路通道连接至金属层250和255，P型基区205和210和N+发射区215和220通过金属层250和255相连接。
[0093]所述浪涌保护器件可以采用标准SMA/SMB封装形式，如图9所示，背面金属层255优选地与塑封引线框架的基岛直接相连并引出至浪涌保护器件的一个电极315，上层金属层250优选地通过焊丝连接并引出至浪涌保护器件的另一个电极310。
[0094]实施例2
[0095]实施例2与实施例1中的方法和形成的器件结构类似，只是将实施例1中的导电类型N改变为P，P改变为N即可。因此，在此不再赘述。
[0096]图11为根据本发明浪涌保护器件的应用图，该发明具有正、反向两个保护单元，对线路中的正、反向浪涌进行泄放，以保护与之并联的系统安全、稳定的运行。
[0097]在以上的描述中，对于各层的构图、刻蚀等技术细节并没有做出详细的说明。但是本领域技术人员应当理解，可以通过现有技术中的各种手段，来形成所需形状的层、区域等。另外，为了形成同一结构，本领域技术人员还可以设计出与以上描述的方法并不完全相同的方法。
[0098]以上参照本发明的实施例对本发明予以了说明。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本发明的范围。本发明的范围由所附权利要求及其等价物限定。不脱离本发明的范围，本领域技术人员可以做出多种替换和修改，这些替换和修改都应落在本发明的范围之内。
【主权项】
1.一种电压浪涌保护器件，其特征在于，包括: 第一导电类型的衬底(200)； 第二导电类型的第一基区(205)，从所述衬底的第一表面延伸进入所述衬底中；与所述第一基区相对的第二导电类型的第二基区(210)，从所述衬底的与所述第一表面相对的第二表面延伸进入所述衬底中； 多个第一导电类型的第一发射区(215)，从所述衬底的第一表面延伸进入所述第一基区中； 多个第一导电类型的第二发射区(220)，从所述衬底的第二表面延伸进入所述第二基区中，与所述第一发射区错开， 其中所述第一导电类型与第二导电类型互补。2.根据权利要求1的电压浪涌保护器件，其特征在于， 所述多个第一发射区以及所述多个第二发射区的大小相同，每两个第一发射区之间的间距与每两个第二发射区之间的间距相同。3.根据权利要求1的电压浪涌保护器件，其特征在于，还包括: 第一导电类型的第一环形区(225)，环绕所述第一基区；和/或 第一导电类型的第二环形区(230)，环绕所述第二基区。4.根据权利要求3的电压浪涌保护器件，其特征在于， 所述第一环形区与所述第一基区的间距和所述第二环形区与所述第二基区的间距相同。5.根据权利要求1的电压浪涌保护器件，其特征在于，还包括: 第一导电类型的第一条形区(235)，形成在所述第一环形区与所述多个第一发射区之间；和/或 第一导电类型的第二条形区，形成在所述第二环形区与所述多个第二发射区之间。6.根据权利要求1的电压浪涌保护器件，其特征在于，还包括: 第二导电类型的第一注入区(240)，从所述第一表面延伸进入所述第一基区中，并且与所述第一发射区相对设置；和/或 第二导电类型的第二注入区(245)，从所述第二表面延伸进入所述第二基区中，并且与所述第二发射区相对设置。7.根据权利要求6的电压浪涌保护器件，其特征在于， 第一注入区的掺杂浓度大于第一基区的掺杂浓度；和/或 第二注入区的掺杂浓度大于第二基区的掺杂浓度。8.根据权利要求1的电压浪涌保护器件，其特征在于，还包括: 第一金属层(250)，形成在第一基区上；以及 第二金属层(255)，形成在第二基区上。9.根据权利要求6的电压浪涌保护器件，其特征在于， 所述衬底的厚度为150-190微米。10.根据权利要求1-9中任一项的电压浪涌保护器件，其特征在于， 第一导电类型为N型，第二导电类型为P型；或者 第一导电类型为P型，第二导电类型为N型。11.一种电压浪涌保护器件的制造方法，其特征在于，包括: 形成第一导电类型的衬底(200)； 形成第二导电类型的第一基区(205)，所述第一基区从所述衬底的第一表面延伸进入所述衬底中； 形成与所述第一基区相对的第二导电类型的第二基区(210)，所述第二基区从所述衬底的与所述第一表面相对的第二表面延伸进入所述衬底中； 形成多个第一导电类型的第一发射区(215)，所述第一发射区从所述衬底的第一表面延伸进入所述第一基区中； 形成多个第一导电类型的第二发射区(220)，所述第二发射区从所述衬底的第二表面延伸进入所述第二基区中，与所述第一发射区错开， 其中所述第一导电类型与第二导电类型互补。12.根据权利要求11的电压浪涌保护器件的制造方法，其特征在于， 所述多个第一发射区以及所述多个第二发射区的大小相同，每两个第一发射区之间的间距与每两个第二发射区之间的间距相同。13.根据权利要求12的电压浪涌保护器件的制造方法，其特征在于，还包括: 形成第一导电类型的第一环形区(225)，所述第一环形区环绕所述第一基区；和/或 形成第一导电类型的第二环形区(230)，所述第二环形区环绕所述第二基区。14.根据权利要求13的电压浪涌保护器件的制造方法，其特征在于， 所述第一环形区与所述第一基区的间距和所述第二环形区与所述第二基区的间距相同。15.根据权利要求11的电压浪涌保护器件的制造方法，其特征在于，还包括: 在所述第一环形区与所述多个第一发射区之间形成第一导电类型的第一条形区(235);和 / 或 在所述第二环形区与所述多个第二发射区之间形成第一导电类型的第二条形区。16.根据权利要求11的电压浪涌保护器件的制造方法，其特征在于，还包括: 形成第二导电类型的第一注入区(240)，所述第一注入区从所述第一表面延伸进入所述第一基区中，并且与所述第一发射区相对设置；和/或 形成第二导电类型的第二注入区(245)，所述第二注入区从所述第二表面延伸进入所述第二基区中，并且与所述第二发射区相对设置。17.根据权利要求16的电压浪涌保护器件的制造方法，其特征在于， 第一注入区的掺杂浓度大于第一基区的掺杂浓度；和/或 第二注入区的掺杂浓度大于第二基区的掺杂浓度。18.根据权利要求11的电压浪涌保护器件的制造方法，其特征在于， 在第一基区上形成第一金属层(250);以及 在第二基区上形成第二金属层(255)。19.根据权利要求16的电压浪涌保护器件的制造方法，其特征在于， 所述衬底的厚度为150-190微米。20.根据权利要求11-19中任一项的电压浪涌保护器件的制造方法，其特征在于， 第一导电类型为N型，第二导电类型为P型；或者第一导电类型为P型，第二导电类型为N型。
【专利摘要】本发明公开一种电压浪涌保护器件及其制造方法，包括：第一导电类型的衬底；第二导电类型的第一基区，从衬底的第一表面延伸进入衬底中；与第一基区相对的第二导电类型的第二基区，从衬底的与第一表面相对的第二表面延伸进入衬底中；多个第一导电类型的第一发射区，从衬底的第一表面延伸进入第一基区中；多个第一导电类型的第二发射区，从衬底的第二表面延伸进入第二基区中，与第一发射区错开，其中第一导电类型与第二导电类型互补。本发明的电压浪涌保护器件能够提供正反向浪涌保护能力，并且在一些优选实施例中，本发明的电压浪涌保护器件的正、反向浪涌保护能力均衡，泄流速度快，体积小。
【IPC分类】H01L29/08, H01L29/74, H01L27/02, H01L21/332, H01L21/8222, H01L29/10, H01L27/082
【公开号】CN104900645
【申请号】CN201510282708
【发明人】杨显精, 张守明, 淮永进, 刘伟, 唐晓琦, 杨京花, 李洪朋, 路和超
【申请人】北京燕东微电子有限公司, 北京时代华诺科技有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月28日
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种半导体技术领域，特别涉及一种电压浪涌保护器件及其制造方法。
【背景技术】
[0002]随着电子技术的飞速发展，经常会有意外的电压瞬变和浪涌电流使整机系统的性能下降，出现误动作甚至损坏。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是破坏。
[0003]半导体浪涌保护器件具有精确导通、无限重复和快速响应的优越性能，是其它瞬间过压保护器件所远不能及的。然而，现有的半导体浪涌保护器件存在如下不足:只有单向浪涌保护能力、即便有双向保护能力但正反向保护能力不均衡、保护响应速度慢等。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种电压浪涌保护器件及其制造方法，用于解决上述技术缺陷中的至少一个。
[0005]本发明一方面提供一种电压浪涌保护器件，包括:
[0006]第一导电类型的衬底；
[0007]第二导电类型的第一基区，从衬底的第一表面延伸进入衬底中；
[0008]与第一基区相对的第二导电类型的第二基区，从衬底的与第一表面相对的第二表面延伸进入衬底中；
[0009]多个第一导电类型的第一发射区，从衬底的第一表面延伸进入第一基区中；
[0010]多个第一导电类型的第二发射区，从衬底的第二表面延伸进入第二基区中，与第一发射区错开，
[0011]其中第一导电类型与第二导电类型互补。
[0012]在一个具体实施例中，多个第一发射区以及多个第二发射区的大小相同，每两个第一发射区之间的间距与每两个第二发射区之间的间距相同。
[0013]在一个具体实施例中，该器件还包括:第一导电类型的第一环形区，环绕第一基区；和/或第一导电类型的第二环形区，环绕第二基区。
[0014]在一个具体实施例中，第一环形区与第一基区的间距和第二环形区与第二基区的间距相同。
[0015]在一个具体实施例中，该器件还包括:第一导电类型的第一条形区，形成在所述第一环形区与所述多个第一发射区之间；和/或第一导电类型的第二条形区，形成在所述第二环形区与所述多个第二发射区之间。
[0016]在一个具体实施例中，该器件还包括:第二导电类型的第一注入区，从第一表面延伸进入第一基区中，并且与所述第一发射区相对设置；和/或第二导电类型的第二注入区，从第二表面延伸进入第二基区中，并且与所述第二发射区相对设置。
[0017]在一个具体实施例中，第一注入区的掺杂浓度大于第一基区的掺杂浓度；和/或第二注入区的掺杂浓度大于第二基区的掺杂浓度。
[0018]在一个具体实施例中，第一金属层，形成在第一基区上；以及第二金属层，形成在第二基区上。
[0019]在一个具体实施例中，衬底的厚度为150-190微米。
[0020]在一个具体实施例中，第一导电类型为N型，第二导电类型为P型；或者第一导电类型为P型，第二导电类型为N型。
[0021]本发明的另一方面提供一种电压浪涌保护器件的制造方法，包括:
[0022]形成第一导电类型的衬底；形成第二导电类型的第一基区，第一基区从衬底的第一表面延伸进入衬底中；
[0023]形成与第一基区相对的第二导电类型的第二基区，第二基区从衬底的与第一表面相对的第二表面延伸进入衬底中；
[0024]形成多个第一导电类型的第一发射区，第一发射区从衬底的第一表面延伸进入第一基区中；
[0025]形成多个第一导电类型的第二发射区，第二发射区从衬底的第二表面延伸进入第二基区中，与第一发射区错开，
[0026]其中第一导电类型与第二导电类型互补。
[0027]在一个具体实施例中，多个第一发射区以及多个第二发射区的大小相同，每两个第一发射区之间的间距与每两个第二发射区之间的间距相同。
[0028]在一个具体实施例中，该方法还包括:
[0029]形成第一导电类型的第一环形区，环形区环绕第一基区；和/或
[0030]形成第一导电类型的第二环形区，第二环形区环绕第二基区。
[0031]在一个具体实施例中，第一环形区与第一基区的间距和第二环形区与第二基区的间距相同。
[0032]在一个具体实施例中，该方法还包括:在所述第一环形区与所述多个第一发射区之间形成第一导电类型的第一条形区；和/或在所述第二环形区与所述多个第二发射区之间形成第一导电类型的第二条形区。
[0033]在一个具体实施例中，该方法还包括:形成第二导电类型的第一注入区，第一注入区从第一表面延伸进入第一基区中，并且与所述第一发射区相对设置；和/或形成第二导电类型的第二注入区，第二注入区从第二表面延伸进入第二基区中，并且与所述第二发射区相对设置。
[0034]在一个具体实施例中，第一注入区的掺杂浓度大于第一基区的掺杂浓度；和/或第二注入区的掺杂浓度大于第二基区的掺杂浓度。
[0035]在一个具体实施例中，在第一基区上形成第一金属层；以及在第二基区上形成第二金属层。
[0036]在一个具体实施例中，衬底的厚度为150-190微米。
[0037]在一个具体实施例中，第一导电类型为N型，第二导电类型为P型；或者第一导电类型为P型，第二导电类型为N型。
[0038]本发明的电压浪涌保护器件能够提供正反向浪涌保护能力，并且在一些优选实施例中，本发明的电压浪涌保护器件的正、反向浪涌保护能力均衡，泄流速度快，体积小，并且该器件可以在电容不变的前提下，改变其钳位电压，以适应不同系统对浪涌保护器件的应用要求。
【附图说明】
[0039]通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中:
[0040]图1示出根据本发明的浪涌保护器件的制造方法；
[0041]图2_6、7a、7b、8示出根据本发明方法的各步骤形成的器件结构图；
[0042]图9示出本发明浪涌保护器件的电路原理图；
[0043]图10示出本发明浪涌保护器件正、反向过压泄流1-V曲线；
[0044]图11示出本发明浪涌保护器件的电路应用线路图。
[0045]应当注意的是，本说明书附图并非按照比例绘制，而仅为示意性的目的，因此，不应被理解为对本发明范围的任何限制和约束。在附图中，相似的组成部分以相似的附图标号标识。
【具体实施方式】
[0046]以下参照附图进行详细的描述，所述附图形成本发明的一部分，且在本发明中，附图通过对实施本发明的具体实施例的解释表示出来。应当理解的是在不偏离本发明的范围的情况下可以采用其它的实施例且可以进行结构上或逻辑上的改变。例如，对于一个实施例解释或描述的特征可被用于其它实施例或与其它实施例结合来生成另一个实施例。其意图在于本发明包括这样的修改和变化。这些示例用特定的语句描述，但它们不应被理解为对所附的权利要求范围的限制。附图仅出于解释性目的且并非按比例绘制。除非特别说明，出于清楚的目的，相应的元件在不同的附图中采用同样的附图标记表示。
[0047]术语〃具有"，〃含有"，〃包括，〃包含〃等是开放性的，它们表示所描述的结构，元件或者特征的存在，但并不排除额外元件或特征。
[0048]附图中通过在掺杂类型"η"或"ρ"之后指示"+"或"++"来表示相应的掺杂浓度。例如，〃η-〃表示一个比η掺杂区的掺杂浓度低的掺杂浓度，而〃η+/η++〃掺杂区具有比η掺杂区的掺杂浓度高的掺杂浓度，并且〃η++〃掺杂区具有比η+掺杂区的掺杂浓度高的掺杂浓度。具有相同相对掺杂浓度的掺杂区并不一定具有相同的绝对掺杂浓度。例如，两个不同的η掺杂区可以具有相同的或不同的绝对掺杂浓度。
[0049]术语〃电接触〃描述电连接元件间的永久性的低欧姆连接，例如，相关元件间的直接接触或经由金属和/或高掺杂的半导体的低欧姆连接。
[0050]实施例1
[0051]图1是制造本实施例的电压浪涌保护器件的流程图10。以下结合图1的流程图和相应的结构视图来详细解释本发明。
[0052]步骤S100，形成N型衬底200，如图2所示。
[0053]优选地，本发明所采用的衬底200的厚度为现有电压浪涌保护器件的衬底厚度的65% -95%。例如现有衬底厚度通常为200-230微米，而本发明的衬底厚度约为150-190微米。使用如此薄的衬底，通过工艺调整，达到浪涌保护能力的前提下，可以缩短之后所述的深结P++注入区推结时间，同时减小了器件的体积。
[0054]S105，形成P型第一基区205，第一基区205从衬200的第一表面延伸进入衬底中。第一基区205可以采用本领域技术人员熟知的方法形成，例如通过注入或扩散。
[0055]SI 10，形成与第一基区205相对的P型第二基区210，第二基区210从衬底的与第一表面相对的第二表面延伸进入衬底200中。第二基区210可以采用本领域技术人员熟知的方法形成，例如通过注入或扩散。
[0056]注意，在本发明中，第一基区205和第二基区210既可以分别形成，也可以同时形成，这对于本领域技术人员也是熟知 的。
[0057]形成第一基区205和第二基区210后的结构如图3所示。
[0058]SI 15，形成多个N+型第一发射区215，第一发射区215从衬底200的第一表面延伸进入第一基区205中。第一发射区215可以采用本领域技术人员熟知的方法形成，例如通过注入或扩散。
[0059]在本发明中，术语“延伸进入”是指延伸进入但并不穿透。例如，第一发射区215从衬底200的第一表面延伸进入第一基区205中，是指第一发射区215终止于第一基区205中，并不穿透第一基区205。
[0060]S120，形成多个N+型第二发射区220，第二发射区220从衬底200的第二表面延伸进入第二基区210中，与第一发射区215错开。
[0061]请注意，除非特别说明，本发明中的步骤之间的顺序可以改变，只要不违反技术和逻辑的顺序即可。例如，可以在制造了第一、第二基区后，先制造第二发射区，再制造第一发射区，即执行步骤S120，再执行步骤SI 15。
[0062]形成第一发射区215和第二发射区220后的结构如图4所示。从图4中可以看出，第一发射区215与第二发射区220在垂直于衬底表面的方向上(即垂直方向上)整体错开相对。即，在图4的截面图中示出为:第一发射区215靠近第一基区205的左侧边缘设置，而第二发射区220靠近第二基区210的右侧边缘设置。当然，所述第一发射区215和第二发射区220并不一定要求整体错开，只要多个第一发射区215中的每一个与多个第二发射区220中的每一个均是错开的，即在垂直方向上不对准即可。
[0063]因此，在N型衬底200上形成了两个NPNP结构的晶闸管。一个是由N+型第一发射区215、P型第一基区205、N型衬底200和P型第二基区210组成的晶闸管300，另一个是由N+型第二发射区220、P型第二基区210、N型衬底200和P型第一基区205组成的晶闸管305，如图9的器件30中所示。
[0064]图10示出本发明的浪涌保护器件正、反过压泄流1-V曲线。可见，本发明的浪涌保护器件采用正向NPNP结构对正向的浪涌进行保护，反向NPNP结构对反向的浪涌进行保护，具有双向保护能力。
[0065]同时，形成的NPNP结构是在垂直方向上的，使得电流垂直的从一个电极(例如图9中的电极310)流向另一个电极(例如图9中的电极315)，与市场可得的其他厂商的产品，横向形成NPNP结构不同，此垂直结构可以有效的减小器件的表面积和总体尺寸。
[0066]当正向浪涌施加到电极310上的时候，晶闸管300作为主要的浪涌保护单元，将浪涌电流泄放，以保护后面并联的系统不受浪涌的影响；当反向浪涌施加到电极315上的时候，晶闸管305作为主要的浪涌保护单元，将浪涌电流泄放，以保护后面并联的系统不受浪涌的影响。
[0067]优选地，多个第一发射区的大小相同，间距相同。优选地，多个第二发射区的大小相同，间距相同。更优选地，多个第一发射区以及多个第二发射区的大小相同，每两个第一发射区之间的间距与每两个第二发射区之间的间距相同。在这种情况下，由于芯片结构的对称性，形成了一个具有正、反向浪涌保护能力对称的浪涌保护器件，1-V曲线如图9所示，正向和负向的击穿电压Vbk和转折电流I M大小相同。
[0068]多个第一发射区215之间以及多个第二发射区220之间间距的区域形成短路通道，起到均衡电流的作用，以免发生局部击穿，提高了器件整体泄流能力和稳定性。
[0069]在一个具体示例中，如图5所示，所述方法还包括形成N+型第一环形区225，第一环形区225环绕第一基区205。第一环形区225可以单独形成，也可以与第一发射区215利用同一扩散或注入工艺同时形成，避免了因为结构改变而额外增加工艺步骤。
[0070]此N+环形结构改变了器件表面处的掺杂浓度，当一正向浪涌施加在NPNP结构上的时候，N+P结的击穿位置由纵向变为沿表面向N+环横向击穿，那么，通过合理的安排第一环形区225与第一基区205的距离，可形成不同钳位电压的系列产品，从几百伏特的高压到几伏特的低压，本发明结构都能够适用。
[0071]在另一个具体示例中，如图5所示，所述方法还包括形成N+型第二环形区230，第二环形区230环绕第二基区210。第二环形区230可以单独形成，也可以与第二发射区220利用同一扩散或注入工艺同时形成，避免了因为结构改变而额外增加工艺步骤。
[0072]此N+环形结构改变了器件表面处的掺杂浓度，当一反向浪涌施加在NPNP结构上的时候，N+P结的击穿位置由纵向变为沿表面向N+环横向击穿，那么，通过合理的安排第二环形区230与第二基区210的距离，可形成不同钳位电压的系列产品，从几百伏特的高压到几伏特的低压，本发明结构都能够适用。
[0073]在又一具体示例中，如图5所示，所述方法还包括形成第一环形区225和第二环形区230 二者。这既可以实现上述两个具体示例中的效果，还可以保持器件的正反向性能一致。
[0074]在一个具体示例中，对于本发明浪涌保护器件的低电压系列，还可以在第一发射区215的长度方向(即延伸方向，在图5中为垂直于纸面方向)上的末端和第一环形区225之间形成N+第一条形区235，如图6所示，图6为此步骤后衬底200第一表面朝上时的俯视图。第一条形区235既可以单独形成，也可以与第一发射区215以及第一环形区225利用同一扩散或注入工艺同时形成，避免了因为结构改变而额外增加工艺步骤。
[0075]除了图6所示的情形，第一条形区235还可以形成在第一发射区的宽度方向上的末端和第一环形区225之间，即图5中最左侧的第一发射区与第一环形区225之间。
[0076]通过形成第一条形区235，进一步调整了击穿电压Vbk的大小。除了调整击穿电压以外，还可以调整转折电流Im的大小，如果N+环形区宽度太大，那么转折电流比较大，器件的灵敏度就会降低；如果N+环宽度太小，导致转折电流太小，使得保护器件误动作的概率加大，影响系统的稳定性。那么，合理地调整N+第一条形区的大小和它与NPNP结构N+发射区215的距离，就会使得保护器件在达到预定保护电压能力的前提下，获得适中大小的转折电流，保证浪涌保护器件的安全性和可靠性。
[0077]在另一个具体示例中，对于本发明浪涌保护器件的低电压系列，还可以在第二发射区220的长度方向(即延伸方向，在图5中为垂直于纸面方向)上的末端和第二环形区230之间形成N+第二条形区(图中未示出)。第二条形区既可以单独形成，也可以与第二发射区220以及第二环形区230利用同一扩散或注入工艺同时形成，避免了因为结构改变而额外增加工艺步骤。
[0078]第二条形区还可以形成在第二发射区的宽度方向上的末端和第二环形区230之间，即图5中最右侧的第二发射区与第二环形区230之间。。
[0079]通过形成第二条形区，进一步调整了击穿电压Vbk的大小。除了调整击穿电压以夕卜，还可以调整转折电流Im的大小，如果N+环形区宽度太大，那么转折电流比较大，器件的灵敏度就会降低；如果N+环宽度太小，导致转折电流太小，使得保护器件误动作的概率加大，影响系统的稳定性。那么，合理地调整N+第二条形区的大小和它与NPNP结构N+发射区220的距离，就会使得保护器件在达到预定保护电压能力的前提下，获得适中大小的转折电流，保证浪涌保护器件的安全性和可靠性。
[0080]在又一具体示例中，所述方法还包括形成第一环形区和第二条形区二者。这既可以实现上述两个具体示例中的效果，还可以保持器件的正反向性能一致。
[0081]在本发明的一个具体示例中，本发明的方法还包括形成P++型的第一注入区240，第一注入区240从第一表面延伸进入第一基区205中，并且与第一发射区215相对设置。如图7a和7b所示(图7a为第一表面朝上时的器件的俯视图，图7b为图7a沿线A-A的截面图)，第一注入区240靠近第一基区205的右侧边缘设置。
[0082]形成第一注入区240的方法是本领域技术人员所熟知的，例如离子注入或扩散。
[0083]此区域的形成可以降低导通后体电阻，有效的提高泄放电流的能力。
[0084]另外，市场上其他类似产品，采用的衬底比较厚，使形成的P++注入区的结深需要深于P型基区的结深，以此来降低电压。这不仅增加了工艺难度、花费过多宝贵时间，而且此突出的P++注入区增加了整个P型区域的截面积，增大了器件的整体电容，不能满足当下对高速器件的应用要求。然而，如前所述，本发明可以采用相对较薄的衬底，在这种情况下，本发明的P++第一注入区的深度可以小于第一基区205的深度，在保证加大电流泄放能力的前提下，可以缩短推结时间，也不会额外的增加工艺难度和整体的电容值。
[0085]在本发明的另一个具体示例中，本发明的方法还包括形成P++型的第二注入区245，第二注入区245从第二表面延伸进入第二基区210中，并且与第二发射区220相对设置。如图7b所示，第二注入区245靠近第二基区210的左侧边缘设置。
[0086]形成第二注入区245的方法是本领域技术人员所熟知的，例如离子注入或扩散。
[0087]此区域的形成可以降低导通后体电阻，有效地提高泄放电流的能力。
[0088 ]另外，市场上其他类似产品，采用的衬底比较厚，使形成的P++注入区的结深需要深于P型基区的结深，以此来降低电压。这不仅增加了工艺难度、花费过多宝贵时间，而且此突出的P++注入区增加了整个P型区域的截面积，增大了器件的整体电容，不能满足当下对高速器件的应用要求。然而，如前所述，本发明可以采用相对较薄的衬底，在这种情况下，本发明的P++第二注入区的深度可以小于第二基区210的深度，在保证加大电流泄放能力的前提下，可以缩短推结时间，也不会额外的增加工艺难度和整体的电容值。
[0089]在本发明的又一个具体示例中，本发明的方法还包括形成P++型的第一注入区240和第二注入区245 二者，如图7b所示。这既可以实现上述两个具体示例中的效果，还可以保持器件的正反向性能一致。
[0090]在本发明中，在N或P前带有的“++”、“ + ”和无“ + ”表示掺杂浓度之间可以依次相差2-3个数量级。
[0091]在完成图1所示的方法之后或者在附加的完成了上述额外的优选步骤之后，可以在第一表面和第二表面形成绝缘介质，形成欧姆接触孔，进而形成第一金属层250和第二金属层255，如图8所示。
[0092]前述短路通道的外侧均与N+发射区215和220外侧的金属层250和255直接电接触。N+发射区215和220所在的P型基区205和210，通过上述的短路通道连接至金属层250和255，P型基区205和210和N+发射区215和220通过金属层250和255相连接。
[0093]所述浪涌保护器件可以采用标准SMA/SMB封装形式，如图9所示，背面金属层255优选地与塑封引线框架的基岛直接相连并引出至浪涌保护器件的一个电极315，上层金属层250优选地通过焊丝连接并引出至浪涌保护器件的另一个电极310。
[0094]实施例2
[0095]实施例2与实施例1中的方法和形成的器件结构类似，只是将实施例1中的导电类型N改变为P，P改变为N即可。因此，在此不再赘述。
[0096]图11为根据本发明浪涌保护器件的应用图，该发明具有正、反向两个保护单元，对线路中的正、反向浪涌进行泄放，以保护与之并联的系统安全、稳定的运行。
[0097]在以上的描述中，对于各层的构图、刻蚀等技术细节并没有做出详细的说明。但是本领域技术人员应当理解，可以通过现有技术中的各种手段，来形成所需形状的层、区域等。另外，为了形成同一结构，本领域技术人员还可以设计出与以上描述的方法并不完全相同的方法。
[0098]以上参照本发明的实施例对本发明予以了说明。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本发明的范围。本发明的范围由所附权利要求及其等价物限定。不脱离本发明的范围，本领域技术人员可以做出多种替换和修改，这些替换和修改都应落在本发明的范围之内。
【主权项】
1.一种电压浪涌保护器件，其特征在于，包括: 第一导电类型的衬底(200)； 第二导电类型的第一基区(205)，从所述衬底的第一表面延伸进入所述衬底中；与所述第一基区相对的第二导电类型的第二基区(210)，从所述衬底的与所述第一表面相对的第二表面延伸进入所述衬底中； 多个第一导电类型的第一发射区(215)，从所述衬底的第一表面延伸进入所述第一基区中； 多个第一导电类型的第二发射区(220)，从所述衬底的第二表面延伸进入所述第二基区中，与所述第一发射区错开， 其中所述第一导电类型与第二导电类型互补。2.根据权利要求1的电压浪涌保护器件，其特征在于， 所述多个第一发射区以及所述多个第二发射区的大小相同，每两个第一发射区之间的间距与每两个第二发射区之间的间距相同。3.根据权利要求1的电压浪涌保护器件，其特征在于，还包括: 第一导电类型的第一环形区(225)，环绕所述第一基区；和/或 第一导电类型的第二环形区(230)，环绕所述第二基区。4.根据权利要求3的电压浪涌保护器件，其特征在于， 所述第一环形区与所述第一基区的间距和所述第二环形区与所述第二基区的间距相同。5.根据权利要求1的电压浪涌保护器件，其特征在于，还包括: 第一导电类型的第一条形区(235)，形成在所述第一环形区与所述多个第一发射区之间；和/或 第一导电类型的第二条形区，形成在所述第二环形区与所述多个第二发射区之间。6.根据权利要求1的电压浪涌保护器件，其特征在于，还包括: 第二导电类型的第一注入区(240)，从所述第一表面延伸进入所述第一基区中，并且与所述第一发射区相对设置；和/或 第二导电类型的第二注入区(245)，从所述第二表面延伸进入所述第二基区中，并且与所述第二发射区相对设置。7.根据权利要求6的电压浪涌保护器件，其特征在于， 第一注入区的掺杂浓度大于第一基区的掺杂浓度；和/或 第二注入区的掺杂浓度大于第二基区的掺杂浓度。8.根据权利要求1的电压浪涌保护器件，其特征在于，还包括: 第一金属层(250)，形成在第一基区上；以及 第二金属层(255)，形成在第二基区上。9.根据权利要求6的电压浪涌保护器件，其特征在于， 所述衬底的厚度为150-190微米。10.根据权利要求1-9中任一项的电压浪涌保护器件，其特征在于， 第一导电类型为N型，第二导电类型为P型；或者 第一导电类型为P型，第二导电类型为N型。11.一种电压浪涌保护器件的制造方法，其特征在于，包括: 形成第一导电类型的衬底(200)； 形成第二导电类型的第一基区(205)，所述第一基区从所述衬底的第一表面延伸进入所述衬底中； 形成与所述第一基区相对的第二导电类型的第二基区(210)，所述第二基区从所述衬底的与所述第一表面相对的第二表面延伸进入所述衬底中； 形成多个第一导电类型的第一发射区(215)，所述第一发射区从所述衬底的第一表面延伸进入所述第一基区中； 形成多个第一导电类型的第二发射区(220)，所述第二发射区从所述衬底的第二表面延伸进入所述第二基区中，与所述第一发射区错开， 其中所述第一导电类型与第二导电类型互补。12.根据权利要求11的电压浪涌保护器件的制造方法，其特征在于， 所述多个第一发射区以及所述多个第二发射区的大小相同，每两个第一发射区之间的间距与每两个第二发射区之间的间距相同。13.根据权利要求12的电压浪涌保护器件的制造方法，其特征在于，还包括: 形成第一导电类型的第一环形区(225)，所述第一环形区环绕所述第一基区；和/或 形成第一导电类型的第二环形区(230)，所述第二环形区环绕所述第二基区。14.根据权利要求13的电压浪涌保护器件的制造方法，其特征在于， 所述第一环形区与所述第一基区的间距和所述第二环形区与所述第二基区的间距相同。15.根据权利要求11的电压浪涌保护器件的制造方法，其特征在于，还包括: 在所述第一环形区与所述多个第一发射区之间形成第一导电类型的第一条形区(235);和 / 或 在所述第二环形区与所述多个第二发射区之间形成第一导电类型的第二条形区。16.根据权利要求11的电压浪涌保护器件的制造方法，其特征在于，还包括: 形成第二导电类型的第一注入区(240)，所述第一注入区从所述第一表面延伸进入所述第一基区中，并且与所述第一发射区相对设置；和/或 形成第二导电类型的第二注入区(245)，所述第二注入区从所述第二表面延伸进入所述第二基区中，并且与所述第二发射区相对设置。17.根据权利要求16的电压浪涌保护器件的制造方法，其特征在于， 第一注入区的掺杂浓度大于第一基区的掺杂浓度；和/或 第二注入区的掺杂浓度大于第二基区的掺杂浓度。18.根据权利要求11的电压浪涌保护器件的制造方法，其特征在于， 在第一基区上形成第一金属层(250);以及 在第二基区上形成第二金属层(255)。19.根据权利要求16的电压浪涌保护器件的制造方法，其特征在于， 所述衬底的厚度为150-190微米。20.根据权利要求11-19中任一项的电压浪涌保护器件的制造方法，其特征在于， 第一导电类型为N型，第二导电类型为P型；或者第一导电类型为P型，第二导电类型为N型。
【专利摘要】本发明公开一种电压浪涌保护器件及其制造方法，包括：第一导电类型的衬底；第二导电类型的第一基区，从衬底的第一表面延伸进入衬底中；与第一基区相对的第二导电类型的第二基区，从衬底的与第一表面相对的第二表面延伸进入衬底中；多个第一导电类型的第一发射区，从衬底的第一表面延伸进入第一基区中；多个第一导电类型的第二发射区，从衬底的第二表面延伸进入第二基区中，与第一发射区错开，其中第一导电类型与第二导电类型互补。本发明的电压浪涌保护器件能够提供正反向浪涌保护能力，并且在一些优选实施例中，本发明的电压浪涌保护器件的正、反向浪涌保护能力均衡，泄流速度快，体积小。
【IPC分类】H01L29/08, H01L29/74, H01L27/02, H01L21/332, H01L21/8222, H01L29/10, H01L27/082
【公开号】CN104900645
【申请号】CN201510282708
【发明人】杨显精, 张守明, 淮永进, 刘伟, 唐晓琦, 杨京花, 李洪朋, 路和超
【申请人】北京燕东微电子有限公司, 北京时代华诺科技有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月28日
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