具有开路失效功能的瞬态电压抑制二极管结构及电路结构制造技术

本实用新型专利技术涉及半导体技术领域，具体公开一种具有开路失效功能的瞬态电压抑制二极管结构，其中，包括：第一导电类型衬底和设置在第一导电类型衬底上的第一导电类型外延层，第一导电类型外延层内设置第二导电类型注入区，第二导电类型注入区与第一导电类型外延层形成PN结，第一导电类型外延层上淀积层间介质层，第二导电类型注入区上形成导电层，导电层与所述层间介质层同层设置，层间介质层上溅射等效开路开关金属层，导电层与等效开路开关金属层连接一体，等效开路开关金属层的宽度与PN结的抗浪涌能力相关。本实用新型专利技术还公开一种电路结构。本实用新型专利技术提供的具有开路失效功能的瞬态电压抑制二极管结构解决了TVS因短路失效导致电子设备损坏的问题。电子设备损坏的问题。电子设备损坏的问题。

【技术实现步骤摘要】
具有开路失效功能的瞬态电压抑制二极管结构及电路结构


[0001]本技术涉及半导体
，尤其涉及一种具有开路失效功能的瞬态电压抑制二极管结构及一种电路结构。

技术介绍

[0002]目前瞬态电压抑制二极管（Transient Voltage Suppressor，简称TVS）在国内外的电子产品和高可靠设备中的应用都十分普遍，具有响应时间快、瞬态功率大、电容低、漏电流低、箝位电压较易控制、体积小、易于安装等优点。TVS能“吸收”功率高达数千瓦的浪涌信号，是解决电子设备电压瞬变和浪涌防护问题的一种高性能的电子电路保护器件。
[0003]作为多级保护电路中的末级保护器件TVS，它并联在被保护电路的前端，当器件两端经受瞬间的高能量冲击时，它能以极高的速度（最高达1*10
‑
12
秒）使其阻抗骤然降低，同时吸收一个大电流，将其两端间的电压箝位在一个预定的数值上，从而确保后面的电路元件免受瞬态高能量的冲击而损坏。因此它可以有效地对雷电、负载开关等人为操作错误引起的过电压冲击起保护作用。
[0004]TVS是工作在反向击穿区的二极管，是典型的PN结雪崩器件，如图1所示。现有的TVS在实际应用中，当电路里出现长时间的重复性脉冲时或当瞬态脉冲能量超过TVS管所能承受能量时，TVS二极管的PN结的工作结温超过其最大允许温度会到导致TVS管出现烧毁后发生短路击穿。短路失效的TVS芯片在扫描电镜下观察，可发现PN结表面边缘的熔融区域或体内硅片的上表面和下表面的黑斑。作为保护器件的TVS管一旦发生短路失效，释放出的高能量反而会将保护电路损坏，从而对整个电子设备造成非常严重的影响。因此在TVS管承受超极限瞬态脉冲导致短路失效前进入断路状态，从而避免被保护的电子设备被损坏。
[0005]综上，如何能够提供一种TVS管，使其在开路失效模式能够避免TVS因短路失效而导致整个电子设备的损坏，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0006]本技术提供了一种具有开路失效功能的瞬态电压抑制二极管结构及一种电路结构，解决相关技术中存在的无法避免TVS因短路失效而导致整个电子设备的损坏的问题。
[0007]作为本技术的第一个方面，提供一种具有开路失效功能的瞬态电压抑制二极管结构，其中，包括：第一导电类型衬底和设置在第一导电类型衬底上的第一导电类型外延层，所述第一导电类型外延层内设置第二导电类型注入区，所述第二导电类型注入区与所述第一导电类型外延层形成PN结，所述第一导电类型外延层上淀积层间介质层，所述第二导电类型注入区上形成导电层，所述导电层与所述层间介质层同层设置，所述层间介质层上溅射等效开路开关金属层，所述导电层与所述等效开路开关金属层连接一体，所述等效开路开关金属层的宽度与所述PN结的抗浪涌能力相关。
[0008]进一步地，所述导电层和所述等效开路开关金属层均为金属层。
[0009]进一步地，所述导电层上淀积钝化保护层。
[0010]进一步地，当瞬态电压抑制二极管为PNP二极管时，所述第一导电类型衬底包括P型衬底，所述第一导电类型外延层包括P型外延层，所述第二导电类型注入区包括N型注入区。
[0011]进一步地，当瞬态电压抑制二极管为NPN二极管时，所述第一导电类型衬底包括N型衬底，所述第一导电类型外延层包括N型外延层，所述第二导电类型注入区包括P型注入区。
[0012]作为本技术的另一个方面，提供一种电路结构，其中，包括：负载电路和至少一个前文所述的具有开路失效功能的瞬态电压抑制二极管结构，多个所述具有开路失效功能的瞬态电压抑制二极管结构并联连接，当电路结构中的瞬态浪涌超过所述具有开路失效功能的瞬态电压抑制二极管结构的承受能力时，所述具有开路失效功能的瞬态电压抑制二极管结构中的等效开路开关金属层断开，由并联的所述具有开路失效功能的瞬态电压抑制二极管结构进行保护所述负载电路。
[0013]进一步地，包括两个并联的所述具有开路失效功能的瞬态电压抑制二极管结构。
[0014]本技术实施例提供的具有开路失效功能的瞬态电压抑制二极管结构，通过等效开路开关金属层与导电层连接为一体，且等效开路开关金属层的宽度可以根据抗浪涌能力进行调节，从而可以在浪涌电流超过等效开路开关金属层的承受能力时断开，解决了TVS因短路失效而导致整个电子设备的损坏的问题，从而保护负载电路的安全。
附图说明
[0015]附图是用来提供对本技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本技术，但并不构成对本技术的限制。在附图中：
[0016]图1为典型的PN结雪崩器件的电流波形示意图。
[0017]图2为本技术提供的具有开路失效功能的瞬态电压抑制二极管结构的俯视图。
[0018]图3为本技术提供的具有开路失效功能的瞬态电压抑制二极管结构的剖视图。
[0019]图4为本技术提供的第一导电类型衬底示意图。
[0020]图5为本技术提供的淀积第一导电类型外延层示意图。
[0021]图6为本技术提供的生长牺牲氧化层示意图。
[0022]图7为本技术提供的涂胶曝光示意图。
[0023]图8为本技术提供的第二导电类型注入示意图。
[0024]图9为本技术提供的剥掉牺牲氧化层后的示意图。
[0025]图10为本技术提供的淀积层间介质层示意图。
[0026]图11为本技术提供的层间介质层上方涂胶示意图。
[0027]图12为本技术提供的层间介质层上溅射金属层示意图。
[0028]图13为本技术提供的去掉不许保留金属层的区域后的示意图。
[0029]图14为本技术提供的一种电路结构是电路原理图。
具体实施方式
[0030]需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。
[0031]为了使本领域技术人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本技术保护的范围。
[0032]需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包括，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有开路失效功能的瞬态电压抑制二极管结构，其特征在于，包括：第一导电类型衬底和设置在第一导电类型衬底上的第一导电类型外延层，所述第一导电类型外延层内设置第二导电类型注入区，所述第二导电类型注入区与所述第一导电类型外延层形成PN结，所述第一导电类型外延层上淀积层间介质层，所述第二导电类型注入区上形成导电层，所述导电层与所述层间介质层同层设置，所述层间介质层上溅射等效开路开关金属层，所述导电层与所述等效开路开关金属层连接一体，所述等效开路开关金属层的宽度与所述PN结的抗浪涌能力相关。2.根据权利要求1所述的具有开路失效功能的瞬态电压抑制二极管结构，其特征在于，所述导电层和所述等效开路开关金属层均为金属层。3.根据权利要求1所述的具有开路失效功能的瞬态电压抑制二极管结构，其特征在于，所述导电层上淀积钝化保护层。4.根据权利要求1所述的具有开路失效功能的瞬态电压抑制二极管结构，其特征在于，当瞬态电压抑制二极管为PNP二极管时，所述第一导电类型...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱伟东，赵泊然，朱九花，
申请(专利权)人：江苏应能微电子有限公司，
类型：新型
国别省市：