低電容過壓保護器件及其生產工藝制造技術

一種涉及防雷系統中的低電容過壓保護的半導體器件，尤指一種主要在高頻領域應用的，其電容要求在３０ｐＦ以下的低電容過壓保護器件及其生產工藝。該裝置由發射結、集電結、引腳及引線框架的半導體器件等組成，該芯片由三個Ｐ－Ｎ結組成雙端四層雙向對稱結構，每一組自上而下依次分別摻雜為Ｎ↓［２］、Ｐ↓［２］、Ｎ↓［１］、Ｐ↓［１］四層；其生產工藝包括：玻璃鈍化及臺面工藝，高阻的襯底材料和減小調整層有效面積技術等方法，主要解決如何減小調整層有效面積及其如何降低電容的方法等有關技術問題。本發明專利技術的優點：該器件具有三個Ｐ－Ｎ結組成的雙端四層雙向對稱結構，減少了表面漏電，減少了結電容，提高了電流耐力ｄｉ／ｄｔ，提高了可靠性，降低了成本。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種防雷系統中的低電容過壓保護的半導體器件及其生產工藝，尤指一種主要在高頻領域應用的，其電容要求在3OpF以下的低電容過壓保護器件及其降低電容的方法。
技術介紹
在各種現代化通信網絡設備中，經常會受到意外的電壓瞬變的浪涌電流，如雷電、靜電放電、電磁輻射等，它們會使通信設備的性能下降、出現誤動作甚至損壞、干擾系統的正常運行、降低裝備的可靠性。在常規P-N結中，越到表面，摻雜濃度越大，而表面的高濃度摻雜會對器件的電學參數帶來了諸多不利影響，如低擊穿、表面漏電、以及大電容等，導致它不適合在高頻領域的應用。
技術實現思路
為了克服上述不足之處，本專利技術的主要目的旨在提供一種由三個P-N結組成雙端四層雙向對稱結構的低電容過壓保護器件，其生產工藝能降低其電容的低電容過壓保護器件及其生產工藝。本專利技術要解決的技術問題是要解決器件中的摻雜類型問題，要解決器件的橫截面問題，要解決器件由三個P-N結組成雙端四層雙向對稱結構問題，要解決如何減小調整層有效面積及其如何降低電容的方法等有關技術問題。本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案是該裝置由發射結、集電結、引腳及引線框架的半導體器件等組成，該芯片由三個P-N結組成雙端四層雙向對稱結構，每一組自上而下依次分別摻雜為N2、P2、N1、P1四層，形成正偏發射結，為J1結，正偏轉折結，為J3結，負偏集電結，為J2結；在發射結的外側刻有鋁層A，在鋁層A的外側設有銅引腳A，在N區的外側刻有鋁層B，在鋁層B的外側設有銅引腳B；在N區和P區之間設有短路孔；該半導體保護芯片的引腳通過金屬引線與引線框架相連接。所述的低電容過壓保護器件的雙端結構為K端和A端。所述的低電容過壓保護器件的半導體器件的橫截面或為正方形或為方形或為其它形狀。所述的低電容過壓保護器件的短路孔有8個或8個以上，他們均勻并且等大的分布在器件的發射區。一種低電容過壓保護器件的生產工藝，其包括玻璃鈍化及臺面工藝，高阻的襯底材料和減小調整層有效面積技術等方法，該技術的具體工作步驟是a)、玻璃鈍化及臺面工藝1)、玻璃鈍化臺面工藝是利用熔凝玻璃具有的負電荷效應及吸雜作用，對清潔的P-N結臺面進行鈍化，為鈍化結構；2)、通過刮涂法來實現玻璃鈍化，然后通過高低溫燒結；b)、高阻的襯底材料材料的電阻率為高阻、低摻雜的襯底材料；c)、減小調整層有效面積 1)、通過在傳統調整層上增設新調整層，并在原有調整層上挖孔，為減小調整層面積和調整層不與短路孔重疊結構的改進型調整層；2)、通過半導體制造工藝在調整層上形成挖孔，在原有調整層光刻版上添加符合要求的原孔，并為不能跟陰極短路孔有交錯現象的結果；3)制造改進型調整層的光刻版，該挖孔不能與陰極短路孔交叉，其關系為同心圓疊加。所述的低電容過壓保護器件的生產工藝的刮涂法用硅酸鉛，硼酸硅鉛作為鈍化玻璃。本專利技術的有益效果是該器件具有三個P-N結組成的雙端四層雙向對稱結構，主要應用在高頻領域，其電容要求在30pF以下的低電容過壓保護器件，不僅大大簡化了保護單元的電路，提高了可靠性，而且降低了成本；玻璃鈍化臺面工藝是利用熔凝玻璃具有負電荷效應及吸雜作用，對清潔的P-N結臺面進行鈍化，玻璃鈍化主要是用在臺面工藝中，用來保護裸露的PN結，減少了表面漏電，減少了結電容，提高了電流耐力di/df，可保證玻璃粉和硅的良好接觸；該保護器件在未來對通信網絡設備的安全性與可靠性起著不可估量的作用。附圖說明下面結合附圖和實施例對本專利技術進一步說明。附圖1是本專利技術縱向結構示意圖；附圖2是本專利技術圖1的左側部分簡明示意圖； 附圖3是本專利技術橫向結構示意圖；附圖4是本專利技術伏安特性曲線示意圖；附圖5是公知常規的P-N結結構示意圖；附圖6是本專利技術玻璃鈍化臺面工藝結構之一示意圖；附圖7是本專利技術玻璃鈍化臺面工藝結構結構之二示意圖；附圖8是本專利技術P-N結側壁電容示意圖；附圖9是公知的傳統調整層的結構示意圖；附圖10是本專利技術改進型調整層的結構示意圖；附圖11是公知的原調整層光刻板示意圖；附圖12是本專利技術改進型調整層光刻板示意圖；附圖13是公知的原調整層電容結構示意圖；附圖14是本專利技術改進型調整層電容結構示意圖；附圖中標號說明101—銅引腳A；102—鋁層A；103—發射結；104—集電結；105—轉折結；106—鋁層B；107—銅引腳B；108—短路孔；109—N區；110—P區；400—阻斷區起點；401—阻斷區和轉折區交點；402—轉折區終點； 403—轉折區和負阻區交點；404—導通區終點；601—玻璃鈍化層A；701—玻璃鈍化層B；801—側壁電容；901—傳統調整層A；902—陰極短路孔A；903—陰極短路孔B；904—傳統調整層B；1001—新調整層A；1002—挖孔部分A；1003—新調整層B；1004—挖孔部分B；1201—添加的挖孔；具體實施方式請參閱附圖1、2、3、4所示，本專利技術由發射結、集電結、引腳及引線框架的半導體器件等組成，該芯片由三個P-N結組成雙端四層雙向對稱結構，每一組自上而下依次分別摻雜為N2、P2、N1、P1四層，形成正偏發射結(103)，為J1結，正偏轉折結(105)，為J3結，負偏集電結(104)，為J2結；在發射結(103)的外側刻有鋁層A(102)，在鋁層A(102)的外側設有銅引腳A(101)，在N區(109)的外側刻有鋁層B(106)，在鋁層B(106)的外側設有銅引腳B(107)；在N區(109)和P區(110)之間設有短路孔(108)；該半導體保護芯片的引腳通過金屬引線與引線框架相連接。所述的低電容過壓保護器件的雙端結構為K端和A端。所述的低電容過壓保護器件的半導體器件的橫截面或為正方形或為方形或為其它形狀。所述的低電容過壓保護器件的短路孔(108)有8個或8個以上，他們均勻并且等大的分布在器件的發射區。請參閱附圖5、6、7、8、9、10、11、12、13、14所示，一種低電容過壓保護器件的生產工藝，其包括玻璃鈍化及臺面工藝，高阻的襯底材料和減小調整層有效面積技術，該技術的具體工作步驟是a)、玻璃鈍化及臺面工藝1)、玻璃鈍化臺面工藝是利用熔凝玻璃具有的負電荷效應及吸雜作用，對清潔的P-N結臺面進行鈍化，為鈍化結構；2)、通過刮涂法來實現玻璃鈍化，然后通過高低溫燒結；b)、高阻的襯底材料材料的電阻率為高阻、低摻雜的襯底材料；c)、減小調整層有效面積1)、通過在傳統調整層上增設新調整層，并在原有調整層上挖孔，為減小調整層面積和調整層不與短路孔重疊結構的改進型調整層；2)、通過半導體制造工藝在調整層上形成挖孔，在原有調整層光刻版上添加符合要求的原孔，并為不能跟陰極短路孔有交錯現象的結果；3)制造改進型調整層的光刻版，該挖孔不能與陰極短路孔交叉，其關系為同心圓疊加。所述的低電容過壓保護器件的生產工藝的刮涂法用硅酸鉛，硼酸硅鉛作為鈍化玻璃。本專利技術的具體實施方式如下請參閱附圖1、2、3所示，該半導體過電壓保護器件是雙端四層結構，器件的基本結構如圖1所示，P和N表示器件中的摻雜類型，以其中一個單向可控硅結構為例(圖1虛線左側部分)，器件有三個P-N結，圖1中“103”記為J1結、“104”記為J2結、“105”記為J3結，可以參照圖2的簡明示意圖。圖1中的“102”，“106”端是刻的鋁層，本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種低電容過壓保護器件，該器件有發射結、集電結、引腳及引線框架的半導體器件，其特征在于：該芯片由三個Ｐ－Ｎ結組成雙端四層雙向對稱結構，每一組自上而下依次分別摻雜為Ｎ↓［２］、Ｐ↓［２］、Ｎ↓［１］、Ｐ↓［１］四層，形成正偏發射結（１０３），為Ｊ１結，正偏轉折結（１０５），為Ｊ３結，負偏集電結（１０４），為Ｊ２結；在發射結（１０３）的外側刻有鋁層Ａ（１０２），在鋁層Ａ（１０２）的外側設有銅引腳Ａ（１０１），在Ｎ區（１０９）的外側刻有鋁層Ｂ（１０６），在鋁層Ｂ（１０６）的外側設有銅引腳Ｂ（１０７）；在Ｎ區（１０９）和Ｐ區（１１０）之間設有短路孔（１０８）；該半導體保護芯片的引腳通過金屬引線與引線框架相連接。

【技術特征摘要】
1.一種低電容過壓保護器件，該器件有發射結、集電結、引腳及引線框架的半導體器件，其特征在于該芯片由三個P-N結組成雙端四層雙向對稱結構，每一組自上而下依次分別摻雜為N2、P2、N1、P1四層，形成正偏發射結(103)，為J1結，正偏轉折結(105)，為J3結，負偏集電結(104)，為J2結；在發射結(103)的外側刻有鋁層A(102)，在鋁層A(102)的外側設有銅引腳A(101)，在N區(109)的外側刻有鋁層B(106)，在鋁層B(106)的外側設有銅引腳B(107)；在N區(109)和P區(110)之間設有短路孔(108)；該半導體保護芯片的引腳通過金屬引線與引線框架相連接。2.根據權利要求1所述的低電容過壓保護器件，其特征在于所述的雙端結構為K端和A端。3.根據權利要求1所述的低電容過壓保護器件，其特征在于所述的半導體器件的橫截面或為正方形或為方形或為其它形狀。4.根據權利要求1所述的低電容過壓保護器件，其特征在于所述的短路孔(108)有8個或8個...

【專利技術屬性】
技術研發人員：傅堅，張關寶，程真，楊力宏，李懷東，
申請(專利權)人：上海維安熱電材料股份有限公司，
類型：發明
國別省市：31[]