[实用新型]半导体放电管半导体芯片

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种放电管芯片，特别是一种半导体放电管半导体芯片。

背景技术

目前在实际生活中数据、图像以及电话等信号在两地相互传输，仍然是以无线传输和有线传输两种方式，无线传输是以高架铁塔上天线发射电波在天空传送，有线传输的载体是在两地之间以导电体金属线或电缆和光纤来传送，上述两种传送信息的载体都是存在于大气或地下，必然受到电力系统或雷电的高压电入侵和感应干扰。八十年代以前，通信设备都是真空电子器件和机电式继电器，它能承受100V以上的较高电压，且工作速率低，通常采用气体辉光放电做成的气体放电管来保护通信设备，当九十年代以来，通信设备大量采用半导体集成电路，工作电压仅3至5V，工作频率高达几百兆，原有的气体放电管暴露出缺点，不能可靠保护通信设备的安全，通信设备经常受到过电压和雷电侵害，造成重大损失，严重的将整个电信局烧毁。

现有的半导体放电芯片是利用双向可控硅的特性制成，它是一个五层半导体双向对称结构，如图1所示，101为引脚线焊接到芯片的金属层，102为发射区，103、104为基区，105为控制极，当101两端加上一电压时，105腾空，当电压较低时101两端截止，而当101两端电压较大至某一值Vbe时101两端导通，随101两端电压为零时，101两端又截止，用上述芯片作为电子通信设备的保护器件时，Vbe即是开始保护的电压，当外侵电压不超过Vbe时，芯片处于绝缘状态，当外侵电压超过Vbe时，芯片立即导通将外侵的过电压泄放入地，对电子设备起到了保护作用，由于外侵电压的电压值及时间电流的随机性，作为放电管必须要有大范围的耐压耐流，响应时间要快，开通延迟时间要短，而将双向可控硅作为半导体放电芯片还有缺陷。

实用新型内容

本实用新型的目的是解决现有技术中半导体放电芯片耐压耐流范围小，响应时间要慢，开通延迟时间要长的问题。本实用新型技术方案设计半导体放电管半导体芯片，包括第一导电型长基区中间层，第一导电型长基区中间层掺杂为高斯分布，其特征在于：第一导电型长基区中间层两外侧面上各有三层金属化层，金属化层边缘有钝化层，第一导电型长基区中间层两侧各有第二导电型短基区，第二导电型短基区掺杂为高斯分布，第二导电型短基区内有一掺杂为余误差分布的第二导电型层，第二导电型短基区内有第一导电型发射区，第一导电型发射区掺杂为高斯分布，第一导电型发射区内有一掺杂为余误差分布的第一导电型层，第一导电型发射区内有若干短路点连接第二导电型短基区与第一导电型长基区中间层外侧面的金属化层，第二导电型短基区外侧有环槽，第一导电型长基区中间层两侧的第二导电型短基区为180度对称，第二导电型短基区外侧环槽可以为二个，第一导电型长基区衬底两外侧的三层金属化层的外层为金属银，最内层为金属钛，短路点为第二导电型掺杂点，第一导电型长基区中间层与第二导电型短基区间有一掺杂为余误差分布的第一导电型层，第一导电型为N型，第二导电型为P型，或第一导电型为P型，第二导电型为N型，第二导电型短基区的截面为等腰梯形，第一导电型长基区中间层邻接等腰梯形的长底边。本实用新型的优点是半导体放电芯片有大范围的耐压耐流，响应时间快，开通延迟时间短。

附图说明

附图1为现有技术中双向可控硅结构示意图，

附图2为本实用新型芯片的结构示意图，

附图3为本实用新型芯片短基区截面为等腰梯形的结构示意图，

具体实施方式图中包括第一导电型长基区中间层1，第一导电型长基区中间层1掺杂为高斯分布，其特征在于：第一导电型长基区中间层1两外侧面上各有三层金属化层，金属化层边缘有钝化层2，第一导电型长基区中间层1两侧各有第二导电型短基区3，第二导电型短基区3掺杂为高斯分布，第二导电型短基区3内有一掺杂为余误差分布的第二导电型层4，第二导电型短基区3内有第一导电型发射区5，第一导电型发射区5掺杂为高斯分布，第一导电型发射区5内有一掺杂为余误差分布的第一导电型层6，第一导电型发射区5内有若干短路点7连接第二导电型短基区3与第一导电型长基区中间层1外侧面的金属化层，第二导电型短基区3外侧有环槽8，第一导电型长基区中间层1两侧的第二导电型短基区3为180度对称，第二导电型短基区3外侧环槽8可以为二个，第一导电型长基区中间层1两外侧的三层金属化层的外层9为金属银，最内层10为金属钛，短路点7为第二导电型掺杂点，第一导电型长基区中间层1与第二导电型短基区3间有一掺杂为余误差分布的第一导电型层11，第一导电型为N型，第二导电型为P型，或第一导电型为P型，第二导电型为N型，第二导电型短基区3的截面为等腰梯形，第一导电型长基区中间层1邻接等腰梯形的长底边。使用时第一导电型长基区中间层1两外侧的三层金属化层一处接需保护电路一端，另一接地，在第一导电型发射区5、第二导电型短基区3、第一导电型长基区中间层1中只扩散一种P型或N型杂质，但是在一区中同一种杂质的掺杂浓度分布不同，即有掺杂为高斯分布和余误差分布，在两种不同掺杂浓度的界面形成了n-i-p结，大大改善了耐压耐流能力，而第二导电型短基区3外侧有环槽8则隔离了芯片四周边缘电场的影响，保证Vbo值的可靠性，在第一导电型发射区5、6中有多个短路点7与第二导电型短基区3为同型杂质，将第二导电型短基区3与外层的金属化层连接，有效缩短了第二导电型短基区3横向电阻路径，增大了第一导电型发射区5与第二导电型短基区3接触面，从而有效提高维持电流值，金属化层的最内层10为金属钛与第一导电型长基区中间层1间形成肖特基接触，而环槽8则利用侧壁电容的补偿作用，降低极间电容。使半导体放电管半导体芯片的维持电流达到200ma，做到很宽范围的稳定的耐压耐流能力，加速雪崩击穿速度，而将第二导电型短基区3的四周去除形成截面为等腰梯形的台面，可以有效地降低放电芯片的电容，在高频传输中减小了因芯片电容而影响传输，降低了介入衰耗，可应用于宽带网等高速传输设备的保护中。