[实用新型]一种半导体抗浪涌保护器件的结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及半导体器件制造领域，特别涉及一种串接在电路中将突然升高的浪涌电压吸收以对其它电路进行保护的半导体浪涌保护器件的结构，该器件串连接在程控交换机上用来对用户接口电路板（SLIC）实施保护的半导体浪涌保护器件。 

背景技术

在现代化电子设备中，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。因此，对电压瞬变和浪涌的防护成为提高整机系统可靠性的一个重要组成部分。随着电话通讯网络的发展，如何才能有效防止雷击、交流电源波动或电磁感应而引起的过电压浪涌对通讯设备造成的损坏，一直是该领域技术人员关注的重要问题。继欧美各国颁布了各自的通讯设备抗雷击浪涌标准后，我国也于1998年颁布了《中华人民共和国通信行业标准电信终端设备防雷击技术要求及实验方法YD/T9931998》。在短短的几十年间，抗浪涌保护器件历经了气体放电管、TVS二极管、半导体固体放电管和可编程抗浪涌保护器件。 

《现代电子技术》杂志2005年第9期总第200期公开了一篇题目为“可编程半导体抗浪涌保护器件”，作者张方、苏秋萍的文章。文章介绍了第四代可编程抗浪涌保护器件P61089的电路结构和工作原理，图1所示为其原理图，图2是其伏安特性图，该文分析了P61089在程控交换机上对用户线接口电路（SLIC）板的保护原理，结果表明P61089是双路双向半导体抗浪涌保护器件，也是基于PNPN结构和原理，在前三代半导体抗浪涌保护器件的基础上性能大为提高，同时，它又增加了对正向浪涌起箝位作用的正向保护二极管和起控制作用的门控三极管，从而可对保护电压进行硬件编程，编辑范围对地为-10V~-75V，目前P61089几乎被所有的程控交换机用来对SLIC板进行保护。但是，随着通信系统高压传输要求的发展，对保护器件可编程电压范围进一步拓宽，在器件的平面及纵向结构设计方面提出了更高的要求，以满足通信系统对高工作电压的需求。 

发明内容

本实用新型为适应可编程电压范围进一步拓宽，在器件的平面及纵向结构设计方面提出了更高的要求，以满足通信系统对高工作电压的需求而提供一种半导体抗浪涌保护器件的结构。 

本实用新型的技术方案是：一种半导体抗浪涌保护器件的结构，包括基片，在所述的基片上一对角线上设置晶闸管区，另一对角线上设置二极管区，中间设置三极管区； 

所述的晶闸管区包括所述的基片上从上到下掺杂形成晶闸管N+扩散区、晶闸管P扩散区、未掺杂的晶闸管N区、最下面是掺杂的晶闸管背面P+区；

所述的二极管区在所述的基片上面掺杂形成二极管P+区，基片下面掺杂形成的二极管N+区；

所述的三极管区从上到下掺杂形成的三极管N+发射区、三极管P区和三极管N+区；

在所述的晶闸管区、二极管区和三极管区的下侧设置有背面金属层，在所述的晶闸管区、二极管区的上面设置有正面金属层，在所述的三极管区上面设置有场板，所述的场板的边缘大于所述的三极管区的三极管N+发射区，在所述的晶闸管区、二极管区和三极管区的上面，晶闸管区、二极管区和三极管区之间填充绝缘介质层。

进一步的，上述的一种半导体抗浪涌保护器件的结构中：所述的晶闸管区正面金属层下掺杂成N+扩散区部分留有一组短路孔，所述的晶闸管N+扩散层下方的晶闸管P扩散层通过短路孔向上延伸至正面金属层。 

本实用新型原理和效果：为了扩展该器件的可编程电压范围，使之由原来的-10V~-75V扩展为-10V~-170V，就要求NPN三极管的EB结的反向击穿电压大于170V，同时将其共基极电流放大倍数控制在适当的范围。这也是该器件设计和工艺过程中的难点之一。为了达到上述目的，本使用新型采取了以下两项改进措施： 

第一，在平面结构上，采用了场板技术，正面的三极管发射区的场板边缘大于N+发射区，实现了对N+发射区覆盖。当外加反向电压时，PN结下方的空间电荷区的曲率半径增大，反向击穿电压随之提高；

第二，在纵向结构上，正面的三极管发射区从上而下依次设有N+层、N-层、P-层、基片自身的N-型掺杂层、背面N+层，构成了三极管的发射区、基区以及集电区。这样，既保证了NPN三极管的共基极电流放大倍数控制在适当的范围，又优化了发射结的形貌，提高了EB结的反向击穿电压。

应用本实用新型，可将器件的可编程电压范围扩展为-10V~-170V。。 

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行较为详细的说明。 

附图说明

附图1为现有可编程抗浪涌保护器件P61089的电路结构；