[实用新型]具有过压保护的半导体器件及基于此器件的双向极性器件

说明书

技术领域

本实用新型涉及半导体器件，特别是一种具有过压保护的半导体器件及基于此器件的双向极性器件。

背景技术

已知的具有过压保护的半导体器件，具有一个较低击穿电压区域，位于靠近相邻阴极基区和阳极基区之间的交界处，如P·Svedberg的美国专利号为4,282,555的专利所公开的半导体器件的低压保护方式。

这个区域具有和阴极基区一样的导电类型，然而具有比阴极基区更高的掺杂浓度，且由于该区域的高掺浓度使该区域与邻近阳极基区交界处PN结的电场强度高于阳极基区与阴极基区交界处PN结的电场强度，因此，导致击穿首先发生在该区域，最终器件在邻近该区域开始开启过程。

在已有的过压保护器件中，引入上述低击穿电压区域，可以获得较低的保护电压阈值，然而，此种过压保护器件会导致开关开启过程中电流在各阴阳极交界处的不均匀性，局限了器件的过电流承受能力。

如图1所示，现有技术中的具有过压保护的半导体器件由以下部分组成：N型衬底1、P型区域一2、多个N+型区域一3、P+型区域二5、P型区域二6、连接P型区域一2及N+型区域一3的金属接触一7、连接P型区域二6的金属接触二8；当在金属接触一7和金属接触二8之间加电压(金属接触二8相对金属接触一7为正电压)，N型衬底1和P型区域一2之间、N型衬底1和P+型区域二5之间边界处的PN结被反向偏置；由于N型衬底1和P+型区域二5之间的PN结上的电势梯度较高，这个区域首先开始击穿；击穿电流流经P型区域一2到金属接触一7，最终导致N+型区域一3(阴极)和P型区域一2(基区)之间的边界在最靠近P+型区域二5的部分的PN结的电势差的增大；当这些地方的PN结势垒被降得足够低时，电子将从N+型区域一3流入P型区域一2，并被反向偏置的N型衬底1和P型区域一2之间的PN结所收集；流入N型衬底1内的电子由于表现为负电荷聚集从而将降低N型衬底1和P型区域二6之间的PN结势垒高度，P型区域二6的空穴将流入N型衬底1，并被反向偏置的N型衬底1和P型区域一2之间的PN结收集，导致电子进一步从N+型区域一3流入P型区域一2；上述正反馈机制最终导致使该半导体器件进入低阻导通状态。

可见，此种器件在导通过程中，各N+型区域一3和P型区域一2之间的PN结电流密度不均匀，且导通首先发生在最靠近P+型区域二5的N+型区域一3的边界处，该处N+型区域一3和P型区域一2之间的PN结电流密度将容易且快速达到半导体材料的所能承受的临界值，从而导致器件损坏。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种具有过压保护的半导体器件，相比背景技术，其在导通的过程中，靠近击穿处的阴极与阴极基区之间的PN结的电流密度，较不易达到半导体材料所能承受的临界值，提高了过电流承受能力，从而提高的器件工作的可靠性。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种具有过压保护的半导体器件，它包括     呈第一导电类型的衬底，

设于所述衬底上部呈第二导电类型的第一区域，

设于所述第一区域上部且呈第一导电类型的多个第二区域，

设于所述衬底下表面且呈第二导电类型的第三区域，

连接于第一区域、第二区域的第一金属接触，

连接于所述第三区域的第二金属接触；

所述衬底在与第一区域的下表面交界处具有多个起伏区域；每个所述起伏区域都对应于相应的第二区域之间。

此种半导体器件在导通的过程，击穿首先发生在任一起伏区域，流入第一区域的击穿电流将同时加大靠近击穿处的第二区域与位于相应第二区域之间的第一区域边缘处PN结的电势差，从而相比背景技术，靠近击穿处的阴极与阴极基区之间的PN结的电流密度，较不易达到半导体材料所能承受的临界值，提高了过电流承受能力，从而提高的器件工作的可靠性。

作为本实用新型的优选，每个所述起伏区域都对应位于相应的两个第二区域之间的正中处。

进一步提高靠近击穿处各阴极与阴极基区之间的PN结的电流密度的均匀性，进一步提高过电流能力，提高可靠性。    本实用新型还提供一种具有过压保护的双向极性半导体器件，它包括     呈第一导电类型的衬底，

设于所述衬底上部且呈第二导电类型的第一区域，

设于所述衬底下部且呈第二导电类型的第四区域，

设于所述第一区域上部且都呈第一导电类型的多个第二区域，

设于所述第四区域下部且都呈第一导电类型的多个第五区域，

连接于第一区域、第二区域的第一金属接触，

连接于第四区域、第五区域的第三金属接触；