[发明专利]具有双向击穿防护功能的低电压过电压抑制器及制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及低电压，过电压抑制器及其制造方法，具体来讲，在所有双向低压状态下，仅有较低的电流漏泄，在所有双向类似的电压下，形成击穿电压，此时就需要具有双向击穿防护功能的低压过电压抑制器及其制造方法。 

背景技术

最近电子产业不断发展，利用较低电压进行驱动的电子回路设计渐渐成为一般化的趋势，此时，就要降低所使用的回路的驱动电压。为迎合这种趋势，考虑低压也会产生过电压的情况，为了既不损伤回路，还要确保能承受此电压，这就需要降低击穿（Breakdown）电压的过电压抑制器。损伤电子回路的因素有停电，放电，诱导接合，另外过度状态也可诱发过电压等。目前，使用较普遍的一般电子回路的驱动电压，大致为3伏以上的低电压，所以电压至少达到4伏以上的过电压，才需要具有抑制作用的过电压抑制装置。 

基于此目的，传统的装置是反向变电压p+n+齐纳二极管（Zener diode）,但是,利用单向击穿的装置，虽然在更高电压下比较好驱动，但在较低击穿电压下就出现以下几个问题。 此问题是（a）具有较低击穿电压的齐纳二极管装置具有较大的泄漏电流。（b）可诱发较高的电容。举例来说明，7伏的齐纳二极管装置在4伏下可看到100nA的漏电流，6伏的齐纳二极管装置在4伏下可看到10μA的漏电流，会有高出约100倍的漏电流发生。 

针对于表面击穿现象，具有相当保护功能的低电压晶体管穿通（punch-through）双向过电压抑制装置在公开专利第10-2004-17288号中有记录。 

以上装置的中间半导体层与上部半导体层所使用的增长方法，其生产费用较高，为区分各自独立的装置，需形成深沟的结构，但其缺点是工程费用非常高，最终造成装置的单价会上升。 

发明内容

为解决之前的过电压抑制装置的问题点，本发明在双向低电压下也可拥有较低的漏电流，在双向工作低电压下，也可形成击穿电压，本发明的目的是提供具有双向击穿防护功能的低压过电压抑制装置及其制造方法。 

为达成以上目的，本发明的具有双向击穿防护功能的低电压过电压抑制器，包括： 

具有n+类型载流子的下部半导体层；

具有n+类型载流子的上部半导体层；

及排布在所述下部半导体层与上部半导体层之间，具有形成下部p-n接合面及上部n-p接合面的P类型载流子的中间半导体层；

所述上部半导体层是将中间半导体层上的杂质通过杂质扩散工序添加掺杂而形成，并提供具有双向击穿防护功能的低电压。

作为本发明的进一步改进，所述中间半导体层是将下部半导体层上的硼杂质通过扩散工序添加掺杂而形成。 

作为本发明的进一步改进，所述上部半导体层与中间半导体层的活性区域的限定区域最好形成氧化物层。 

另外，以上中间半导体层的纯添加掺杂浓度峰值最好比上部半导体层及下部半导体层低。 

而且，本发明具的有双向击穿防护功能的低电压过电压抑制器制造方法，包括： 

a) 在具有n+类型载流子的下部半导体层上，形成p类型载流子的中间半导体层的步骤；

b) 将中间半导体上的杂质，通过扩散工序添加掺杂，形成具有n+类型载流子的上部半导体层的步骤。本发明是以实现以上两步骤为特征，提供具有双向击穿防护功能的低压过电压抑制装置及其制造方法。

特别是a)步骤，最好是在下部半导体层上，通过杂质扩散工序，获得P类型载流子形成中间半导体层。 

再有，下部半导体层具有nn+类型载流子层。 

以上a)步骤，在下部半导体层上，通过硼杂质扩散工序添加掺杂，在下部半导体的载流子层中，将n类型载流子层转换成P类型载流子层,形成P类型载流子的中间半导体层。 

另外，具有nn+类型载流子层的下部半导体层，在n+载流子层上形成n类型载流子层。 

以上下部半导体层的nn+类型载流子层中，n+类型载流子层对比n类型载流子层，其峰值添加掺杂浓度最好至少高出10倍以上。 

本发明是具有双向击穿防护功能的低电压过电压抑制器，在双向实际工作低电压下，具有较低的漏泄电流，在双向标称电压下，形成击穿电压。 

另外，本发明不同于之前技术，其上部半导体层，中间半导体层，下部半导体层是通过扩散工序来制造，为确保装置之间的绝缘，即使不使用岩石台地深沟结构也可实现装置间的绝缘，可大大降低制造费用。 

本发明双向低电压过电压抑制器的中间半导体层与下部半导体层间的接合面的高度，可利用中间半导体层所使用的，增大层的厚度来调整，调整方便、容易。