一种电流防护型半导体器件制造技术

本发明专利技术公开了一种电流防护型半导体器件，涉及半导体器件，该器件内阻可在线路过载电流出现时从低阻瞬时变换成高阻，从而达到快速阻断浪涌电流保护线路中其它元件的目的，响应时间为微秒甚至纳秒级。其技术方案要点是包括N+型半导体衬底001，N+型半导体衬底001的上方设置有N型的耐压层002，其作为器件主要承受耐压的层。在N型的耐压层002的上表面设置有至少一个N型的换流区007和至少一个P型的源体区004。在N型的耐压层002内还设置有至少一个P型的埋层003，该P型埋层003被N型的耐压层002所包围。在TBC两端口之间不同的电压下，TBC器件内阻将在低阻和高阻两种不同的状态下切换。在低阻和高阻两种不同的状态下切换。在低阻和高阻两种不同的状态下切换。

【技术实现步骤摘要】
一种电流防护型半导体器件


[0001]本公开涉及半导体器件，尤其涉及关于高压和/或大功率的一种电流防护型半导体器件。

技术介绍

[0002]半导体防护器件广泛应用于消费电子、白色家电、工业控制、电力电子以及国防电子等领域。作为瞬间释放多余电压或电流的电子元器件，在正常状态下，防护器件仅仅是作为主电路的辅助元件而不参与或影响主电路的正常电路功能；只有当防护器件两端的电压或流过防护器件的电流超出一定的阈值时，防护器件进入防护工作状态以达到保护主电路的目的。
[0003]目前，防护器件的防护模式多为电压型防护，即当被保护的线路两端电压过载时，防护器件的等效阻抗发生改变，从而抑制电压过冲而达到保护电路的效果（如图1中Vmax所示）；然而，当线路中产生电流过载时，电压型防护器件的防护效果有限，需采用电流型防护器件或电流、电压型组合防护的系统。
[0004]目前电流型防护器件多为温度相关的热敏型元件，当流经热敏元件的电流超出额定值后，该元件温度升高，其等效阻抗随之变大，从而削弱过载电流达到防护目的。显然，热敏型电流防护器件需等待温度变化来产生防护效果，响应速度过慢，不适合对响应时间要求高的应用领域，如对高速数字通信接口的雷电浪涌等防护。因此，亟需一种响应速度快（微秒级甚至纳秒级）的电流型防护半导体器件。

技术实现思路

[0005]本专利技术公开了一种电流防护型半导体器件，即超快速电流瞬态抑制半导体二端器件（Transient Blocking Component，以下简称TBC），其技术目的是：电路正常工作的初始状态下，电流瞬态抑制器TBC呈现低阻态；当线路中电流超过TBC的最大峰值电流时，TBC的等效阻抗将在微秒甚至纳秒级的时间内从低阻转变成高阻，从而阻断线路中的浪涌电流（TBC的电流
‑
电压输出特性曲线如图1中Imax所示）；而当浪涌电流消失或电流瞬态抑制器两端电压较小时，TBC的等效阻抗又将从高阻恢复成初始的低阻。
[0006]本公开的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种电流防护型半导体器件，包括至少一个元胞结构，所述元胞结构包括衬底区，所述衬底区上方设有第一导电类型的耐压层；所述耐压层的上表面设有第一导电类型的换流区和至少一个第二导电类型的源体区；所述耐压层内设有至少一个第二导电类型的埋层，所述埋层被所述耐压层包围；所述衬底区底部连接有第一电极；所述耐压层上表面设有第二电极和浮空欧姆接触电极，所述第二电极与所述源体区连接，所述浮空欧姆接触电极与所述换流区和所述源体区均连接；所述衬底区的导电类型为第一导电类型或第二导电类型，所述衬底区为第一导电
类型时，所述衬底区的掺杂浓度不小于所述耐压层。
[0007]进一步地，所述衬底区为第二导电类型时，所述衬底区和所述耐压层之间设有第一导电类型的截止层。
[0008]进一步地，所述衬底区内设有第一导电类型的阳极短路区，所述阳极短路区的一侧与所述截止层连接、另一侧与所述第一电极连接。
[0009]进一步地，所述耐压层内设有第一导电类型和第二导电类型交替排列的超级结结构。
[0010]进一步地，所述源体区内顶部设有第一导电类型的电荷补偿区。
[0011]进一步地，在所述源体区外部的上表面设有平面型金属
‑
介质
‑
半导体结构，所述平面型金属
‑
介质
‑
半导体结构的金属层为第三电极。
[0012]进一步地，在所述源体区内部的上表面设有沟槽型金属
‑
介质
‑
半导体结构，所述沟槽型金属
‑
介质
‑
半导体结构的金属层为第三电极。
[0013]本公开的有益效果在于：本公开所述的电流防护型半导体器件包括衬底区，所述衬底区上方设有第一导电类型的耐压层；所述耐压层的上表面设有第一导电类型的换流区和至少一个第二导电类型的源体区；所述耐压层内设有至少一个第二导电类型的埋层，所述埋层被所述耐压层包围。衬底区底部连接有第一电极；所述耐压层上表面设有第二电极和FOC电极，所述第二电极与所述源体区连接，所述FOC电极与所述换流区和所述源体区均连接。
[0014]该半导体器件内阻可在线路过载电流出现时从低阻瞬时变换成高阻，从而达到快速阻断浪涌电流保护线路中其它元件的目的，响应时间为微秒甚至纳秒级。
附图说明
[0015]图1为电压防护型半导体器件（Vmax）及本专利技术所述的电流防护型半导体器件（Imax）的电流
‑
电压输出特性曲线示意图；图2为本专利技术所述的电流瞬态抑制器芯片元胞结构示意图；图3为本专利技术所述的实施例一的结构示意图；图4为本专利技术所述的实施例二的结构示意图；图5为本专利技术所述的实施例三的结构示意图；图6为本专利技术所述的实施例四的结构示意图；图7为本专利技术所述的实施例五的结构示意图；图8为本专利技术所述的实施例六的结构示意图；图9为本专利技术所述的实施例七的结构示意图；图10为本专利技术所述的实施例八的结构示意图。
具体实施方式
[0016]下面将结合附图对本公开技术方案进行详细说明。在本申请的描述中，需要理解地是，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，仅用来区分不同的组成部分。在本申请的描述中，第一导电类型包括N型和P型，第二导电类型同样包括N型和P型，当第一导电类型为N型时，
第二导电类型则为P型；当第一导电类型为P型时，第二导电类型则为N型。
[0017]另外，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶部”、“底部”、“侧壁”、“竖直”、“水平”、“上表面”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0018]附图和说明被认为在本质上是示出性的，而不是限制性的。在图中，结构相似的单元以相同标号表示。另外，为了理解和便于描述，附图中示出的每个组件的尺寸和厚度是任意示出的，但是本申请不限于此。
[0019]在附图中，为了清晰、理解和便于描述，夸大设备、系统、组件、电路的配置范围。将理解的是，当组件被称作“在”另一组件“上”时，所述组件可以直接在所述另一组件上，或者也可以存在中间组件。
[0020]另外，在说明中，除非明确地描述为相反的，否则词语“包括”将被理解为意指包括所述组件，但是不排除任何其他组件。此外，在说明书中，“在......上”意指位于目标组件上方或者下方，而不意指必须位于基于重力方向的顶部上。
[0021]为更进一步阐述本申请为达成预定专利技术目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及具体实施例，对依据本申请提出的高压和/或大功率的主动防护型半导体器件，其具体实施方式、结构、特征及其功效以下将详细说明。
[0022]图1为基于电压本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电流防护型半导体器件，其特征在于，包括至少一个元胞结构，所述元胞结构包括衬底区，所述衬底区上方设有第一导电类型的耐压层；所述耐压层的上表面设有第一导电类型的换流区和至少一个第二导电类型的源体区；所述耐压层内设有至少一个第二导电类型的埋层，所述埋层被所述耐压层包围；所述衬底区底部连接有第一电极；所述耐压层上表面设有第二电极和浮空欧姆接触电极，所述第二电极与所述源体区连接，所述浮空欧姆接触电极与所述换流区和所述源体区均连接；所述衬底区的导电类型为第一导电类型或第二导电类型，所述衬底区为第一导电类型时，所述衬底区的掺杂浓度不小于所述耐压层。2.如权利要求1所述的电流防护型半导体器件，其特征在于，所述衬底区为第二导电类型时，所述衬底区和所述耐压层之间设有第一导电类型的截止层。3.如权利要求2所述的电流防护型半导体器件，其特征在于，所述衬底区内设有第一导电类型的阳极短路区，所述阳极短路区的一侧与所述截止层连接、另一侧与所述第一电极连接。4.如权利要求1
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕信江，朱旭强，杜文芳，
申请(专利权)人：南京芯舟科技有限公司，
类型：发明
国别省市：