一种保护装置产品制造方法及图纸

在一个实施方式中，提供了一种保护装置产品。该产品可以包括：具有P型内部区域的衬底；第一N层，其被布置在所述衬底的第一主表面上；第二N层，其被布置在所述衬底的与所述第一主表面相对的第二主表面上，其特征在于，通过低剂量水平的辐射物质辐射所述衬底，其特征在于，响应于浪涌事件，所述保护装置在高电流电平下表现出电流折返，而在低电流电平下不表现出电流折返。

【技术实现步骤摘要】
一种保护装置产品
实施方式涉及电路保护装置领域，并且更特别地涉及用于防止瞬态能量事件的半导体装置。
技术介绍
半导体装置被广泛用于提供针对瞬态条件的保护，诸如瞬态能量事件，其可表征为过电压事件、过电流事件或浪涌事件。半导体装置利用了P/N结的属性。在瞬态电压抑制(TVS)装置中，可以将电压钳位到特定钳位装置的电平特性，该电平可以指定为形成TVS装置的P/N二极管的击穿电压。TVS装置的示例是雪崩二极管。齐纳(Zener)二极管也可以提供瞬态电压保护。TVS装置的工作原理在于二极管中P/N结的反向电压击穿，这种“击穿电压”用作限制装置两端电压的钳位电压。击穿电压是特定装置设计的特性，诸如装置的P区和N区的掺杂特性。一种类型的TVS装置可表现出所谓的折返特性(foldbackcharacteristic)，其中P型衬底可用于产生折返特性。对于一定范围的电压，这种类型的装置可以在相同的击穿电压电平和相同的芯片尺寸下实现高浪涌电流保护。折返式TVS装置P型衬底的一个问题是，当电压高于约35V时，由于掺杂剂衬底浓度的原因，即使在低电流电平(诸如1mA)下，折返行为也会更加严重，由于抗干扰性差，该行为会使装置操作不稳定。为了形成双向TVS，由于比使用P型衬底实现的更高的钳位电压(Vc)，已知的装置可以采用N型衬底来实现高压(＞35V)双向TVS能力；但是，其浪涌性能低于使用P型衬底所实现的浪涌性能。鉴于这些和其他问题，提供了本公开。
技术实现思路
为了解决使保护装置在诸如1mA的低电流水平下表现出折返行为的技术问题，提供了一种保护装置产品，其在低电流密度状态下显示出改进的抗折返性，同时仍然展现出良好的电流增益和高电流浪涌能力。该产品可以包括：具有P型内部区域的衬底；第一N层，其被布置在所述衬底的第一主表面上；第二N层，其被布置在所述衬底的与所述第一主表面相对的第二主表面上，其特征在于，通过剂量水平在3kGy至15kGy的范围内的辐射物质辐射所述衬底，其中，响应于浪涌事件，所述保护装置在高电流电平下表现出电流折返，而在低电流电平下不表现出电流折返。在一个实施方式中，所述保护装置产品的击穿电压大于36V。在一个实施方式中，所述辐射物质包括电子。在一个实施方式中，所述P型内部区域的掺杂水平为1.0×1016cm-3至1.0×1018cm-3。在一个实施方式中，所述第一N层和所述第二N层的掺杂水平为1.0×1019cm-3至1.0×1021cm-3。为了解决提高浪涌性能的技术问题，提供了一种保护装置产品，其可以有效地提高浪涌性能。所述保护装置产品包括具有P型内部区域的衬底，被布置在所述衬底的第一主表面上的第一N层，被布置在所述衬底的与所述第一主表面相对的第二主表面上的第二N层，其特征在于：在所述第一主表面和所述第二主表面上通过剂量水平在3kGy至15kGy的范围内的辐射物质辐射所述衬底，所述保护装置产品是双向装置，其击穿电压大于36V，其中响应于浪涌事件，所述保护装置在高电流电平下表现出电流折返，而在低电流电平下不表现出电流折返。附图说明图1(A)以横截面示出了根据本公开的实施方式的保护装置；图1(B)示出了参考装置的横截面；图2(A)示出了根据本公开的实施方式的用于保护装置的示例性电流-电压曲线，显示了高电流工况以及参考装置的电流-电压特性；图2(B)呈现了根据本实施方式的保护装置的电流-电压图与已知装置类型的电流电压图的比较。具体实施方式现在将在下文中参考附图更全面地描述本实施方式，在附图中示出了各种实施方式。实施方式可以以许多不同的形式来体现，并且不应被解释为限于本文阐述的实施方式。提供这些实施方式，从而使本公开将详尽和完整，并且将全面地将本实施方式的范围传达给本领域的技术人员。在附图中，相同的附图标记始终表示相同的元件。在以下描述和/或权利要求中，术语“在...上”、“覆盖在...上”、“设置在...上”和“在...上方”可用于以下描述和权利要求中。“在...上”、“覆盖在...上”、“设置在...上”和“在...上方”可用于指示两个或更多个元件彼此直接物理接触。术语“在...上”、“覆盖在...上”、“设置在...上”和“在...上方”也可以意为两个或更多个元件彼此不直接接触。例如，“在...上方”可以意为一个元件在另一元件上方并且不与另一元件接触，并且可以在两个元件之间具有一个或多个另一个元件。此外，术语“和/或”可以意为“和”，可以意为“或”，可以意为“异或”，可以意为“一个”，可以意为“一些，不是全部”，可以意为“均不”和/或可以意为“两者”。要求保护的主题的范围在这方面不受限制。本实施方式通常涉及过电压保护装置，并且尤其涉及具有电流折返特性的TVS装置。在特定实施方式中，提供了显示高电流密度性能的TVS二极管装置。TVS二极管装置可能会受到低剂量辐射，其中TVS二极管的属性在低电流密度状态下显示出改进的抗折返性，同时仍然展现出良好的电流增益和高电流浪涌能力。在特定实施方式中，提供了双向高压TVS装置(＞35V)，其在浪涌到达期间在高电流密度下显示折返特性，但是在低电流密度下不显示折返特性。对于击穿电压高于35V的双向装置，此类装置可以有效提高浪涌性能。转向附图，图1(A)以横截面示出了根据本公开的实施方式的保护装置100，而图1(B)示出了被示出为保护装置150的参考装置的横截面。在图1(B)中，保护装置150由诸如硅的单晶衬底形成，其中该衬底被掺杂为N型衬底。通过在第一主表面上形成第一P层154以及在与第一主表面相对的第二主表面上形成第二P层156来形成保护装置150。这样，保留了内部区域152作为N掺杂区域152。通过对各种P层和N掺杂区域152进行适当的掺杂，可以将这种类型的装置用于高击穿电压应用(＞36V)。保护装置150可以特别地布置成提供高电压保护，而在高电流电平下不提供折返，因此与保护装置100相比，表现出较差的浪涌保护。在图1(A)中，保护装置100由诸如硅的单晶衬底形成，其中该衬底被掺杂为P型衬底。通过在第一主表面上形成第一N层104以及在与第一主表面相对的第二主表面上形成第二N层106来形成保护装置100。这样，保留了内部区域102作为P掺杂区域102。在各种实施方式中，保护装置100是由低剂量辐射形成的辐射装置。以这种方式，辐射装置提供相对较高的击穿电压，诸如高于35V，并且在浪涌到达期间在高电流密度下表现出折返特性，而在低电流密度下不表现出折返特性。在各种实施方式中，低剂量辐射构成使用电子的辐射。在一些非限制性实施方案中，电子的辐射范围可以在3kGy至15kGy的范围内。可以进行辐射以穿透整个装置。根据一些实施方式，可以在一次曝光中将辐射导向第一N层104，而在另一次曝光中将辐射导向第二N层106，并且导向第一N层104和第二N层106的辐射剂量通常可以是相同的。在特定实施方式中，可以在热退火以形成第一N层104和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种保护装置产品，所述保护装置产品包括：/n具有P型内部区域的衬底；/n第一N层，其被布置在所述衬底的第一主表面上；/n第二N层，其被布置在所述衬底的与所述第一主表面相对的第二主表面上，其特征在于，/n通过剂量水平在3kGy至15kGy范围内的辐射物质辐射所述衬底，/n其中，响应于浪涌事件，所述保护装置在高电流电平下表现出电流折返，而在低电流电平下不表现出电流折返。/n

【技术特征摘要】
1.一种保护装置产品，所述保护装置产品包括：
具有P型内部区域的衬底；
第一N层，其被布置在所述衬底的第一主表面上；
第二N层，其被布置在所述衬底的与所述第一主表面相对的第二主表面上，其特征在于，
通过剂量水平在3kGy至15kGy范围内的辐射物质辐射所述衬底，
其中，响应于浪涌事件，所述保护装置在高电流电平下表现出电流折返，而在低电流电平下不表现出电流折返。


2.根据权利要求1所述的产品，其特征在于，所述保护装置产品的击穿电压大于36V。


3.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：张环，何磊，周继峰，
申请(专利权)人：力特半导体无锡有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32