[发明专利]半导体二极管组合件

说明书

背景技术

呈静电放电、电磁干扰、闪电形式或呈其它有害形式的过电压瞬态可出乎预料地打击集成电路(IC)封装。因此，通常需要采取瞬态抑制措施以保证在封装电路的预期使用期限内的正常功能性。

在空间严重受限的电子系统(例如，移动电话、膝上型计算机、手持式GPS系统或数字相机)中，由半导体制成的瞬态电压抑制器(TVS)装置是用以保护所述系统中的敏感IC芯片的唯一可行选择。将TVS功能性合并到待保护的芯片中通常是不切实际的，因为针对大多数集成电路设计的制造程序不适于良好TVS性能。出于此原因，独立半导体TVS装置仍为业界的选择。

在TVS装置中，p-n结及与电阻性元件组合的相关联空乏区经设计以吸收瞬态打击的破坏性能量。因为瞬态通常表现为快速的高电压脉冲，所以TVS装置经配置以迫使p-n结击穿，且因此将能量通过此类结转向而非通过所保护的电路。

已知TVS装置是基于包括重掺杂n型衬底上的外延硅的硅芯片中的扩散侧向p-n结二极管建立的。二极管是通过经由切割穿过硅上方的所生长或沉积氧化物层的窗开口植入或扩散p型掺杂剂以在硅表面下形成p-n结而制造。因此形成的p-n结具有两个部分-相距硅的表面固定距离的相对平面部分，及在延伸到硅表面的外围绕所述平面部分的非平面圆柱形部分。这些p-n结负责使潜在破坏性能量绕过所述所保护的电路，而自身不遭受永久损坏。

发明内容

申请人观察且认识到，扩散p-n结的击穿电压通常未达到理论值且随扩散区的深度而变化，其中较浅结展现出击穿电压的更显著缩减，且申请人观察且认识到此缩减是归因于结的非平面圆柱形部分的曲率半径，其引起靠近硅的表面而非在所述表面下方的二极管的平面区中发生结击穿。因为在电应力下的结击穿在p-n结的有限面积弯曲部分处引发高电流密度，所以热将过早损坏此TVS装置。

运用此认识，申请人努力发明(如此文件中将详细描述)用于制造适用于具有优越性能的TVS装置的装置的制程。体现本发明的TVS装置含有具有可从装置的顶部表面接达的至少两个端子的电路路径，且沿着所述电路径存在至少一个(但是不超过两个)p-n结，所述p-n结跨结区域实际上平面，且因此无与非平面结相关联的弱点。

体现本发明的TVS装置可为双向装置或单向装置，且其为电子电路提供抵抗电压瞬态及其它电浪涌及尖峰的保护，其中此类瞬态是正或负的。因为结是平面的且无圆柱形部分，所以所述装置能够比在创作本发明时已知的装置吸收更大瞬态脉冲。

本发明的其它方面包含在由沟槽封闭的半导体材料柱中放置p-n结，因此可在微小半导体裸片或芯片中实现所述装置。沟槽可采取圆形、椭圆形、矩形、正方形、多边形的环的形状，或其可为非几何的-前提是其形成无间隙的闭合回路环。

本发明的其它方面包含在未用光制备(photo-making)材料覆盖裸片的部分的情况下在多个沟槽中将掺杂剂引入到半导体材料中，因此体现本发明的装置可相对于电路路径的两个端子对称地击穿。这样做的一个优点在于可以较少复杂性及较低成本制成所述装置。

本发明的另一方面在于：通过插入掩模层，可实现具有非对称击穿电压的双向装置。且运用另一额外掩模层，还可实现只在相对于两个端子的一个方向上提供TVS保护的单向装置。

总之，本发明使半导体装置领域的技术人员能够制造且使用(除其它实施方案以外)与现有技术中可实现者相比可吸收更大量的呈瞬态电压浪涌形式的能量且从其复原的TVS装置，因为其可实现更接近于理论值且跨整个p-n结区域的结击穿电压。体现本发明的许多装置具有仅可从其顶部表面接达的端子，且因此促进低成本及高封装密度的装置封装。

在以下章节中借助于图式描述本发明的示范性实施例。

附图说明

图1描绘体现本发明的方面的示范性装置的俯视图。

图2描绘体现本发明的方面的示范性装置的横截面视图。

图3描绘体现本发明的方面的另一示范性装置的横截面视图。

图4描绘体现本发明的方面的另一示范性装置的横截面视图。

图5描绘体现本发明的方面的另一示范性装置的横截面视图。

图6描绘体现本发明的方面的另一示范性装置的横截面视图。

具体实施方式

实例1：对称双向瞬态抑制器