[实用新型]一种穿通结构的瞬态电压抑制二极管芯片

说明书

本实用新型涉及一种穿通结构的瞬态电压抑制二极管芯片，属于集成电路或分立器件制造的技术领域。包括金属层、P⁺⁺衬底层、P^‑外延层、P⁺穿通层和N⁺阴极区，所述金属层包括阴极金属层和阳极金属层，所述P⁺⁺衬底层和P^‑外延层依次设于阳极金属层和阴极金属层之间；所述P⁺穿通层贯穿P^‑外延层，P⁺穿通层与P⁺⁺衬底层相连通，所述N⁺阴极区横跨于P⁺穿通层和P^‑外延层上。一种穿通结构的瞬态电压抑制二极管芯片及制造工艺，采用穿通结构改变了传统的产品设计结构，无需高掺杂浓度原材料，降低了原材料加工风险，规避了原材料供应问题。另外，穿通结构还能规避原结构带来的因PN结边缘电场易集中带来的产品保护能力弱问题，提高了产品性能。

技术领域

本实用新型涉及一种穿通结构的瞬态电压抑制二极管芯片，属于集成电路或分立器件制造的技术领域。

背景技术

瞬态电压抑制(TVS)二极管作为保护器件，被广泛用于各种电子设备中。由于保护电路工作电压一般都较低(3.3V、5V、7V等)，所以TVS二极管芯片设计的电压就不能高，否则将无法起到保护作用。

瞬态电压抑制(TVS)二极管芯片设计的电压主要取决于所用原材料的电阻率；电阻率越大，产品电压越高，相反则反之；而材料电阻率的大小取决于材料掺入杂质的浓度；电阻率越大，掺入的杂质越少，掺杂浓度越低；电阻率越小，掺入的杂质越多，掺杂浓度越高。由于瞬态电压抑制(TVS)二极管芯片设计电压较低，要求材料电阻率很小，掺入的杂质很多，掺杂浓度很高，这对原材料厂商要求很高；材料掺杂浓度很高时，会造成半导体晶格缺陷增加，加工控制困难；另外对材料加工设备要求高，加工后设备处理难度加大；同时掺杂浓度很高会带来一系列安全问题；最终导致原材料很难保证稳定供应。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种穿通结构的瞬态电压抑制二极管芯片，无需高掺杂浓度的原材料，降低加工难度，保证原材料的稳定性，减少因高掺杂浓度带来的安全问题。

本实用新型解决上述问题所采用的技术方案为：一种穿通结构的瞬态电压抑制二极管芯片，包括金属层、P⁺⁺衬底层、P^-外延层、P⁺穿通层和N⁺阴极区，所述金属层包括阴极金属层和阳极金属层，所述P⁺⁺衬底层和P^-外延层依次设于阳极金属层和阴极金属层之间；所述P⁺穿通层贯穿P^-外延层，P⁺穿通层与P⁺⁺衬底层相连通，所述N⁺阴极区横跨于P⁺穿通层和P^-外延层上。

所述阴极金属层为铝或铝硅或铝硅铜合金，所述阳极金属层为Ti/Ni/Ag组合物或Cr/Ni/Ag组合物或V/Ni/Ag组合物。

所述P⁺⁺衬底层的厚度为300～530μm，P⁺⁺衬底层电导率的不大于0.02Ω.cm。

所述P^-外延层的厚度为6～12μm，P^-外延层的电导率为1～5Ω.cm。

所述阴极金属层的厚度为3～8μm，阳极金属层的厚度为0.5～3μm。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：一种穿通结构的瞬态电压抑制二极管芯片及制造工艺，采用穿通结构改变了传统的产品设计结构，无需高掺杂浓度原材料，降低了原材料加工风险，规避了原材料供应问题。另外，穿通结构还能规避原结构带来的因PN结边缘电场易集中带来的产品保护能力弱问题，提高了产品性能。