平面型的负阻效应双向触发导通二极管转让专利
申请号 : CN200710036579.7
文献号 : CN100595922C
文献日 : 2010-03-24
发明人 : 武鸿基
申请人 : 上海维恩佳得数码科技有限公司
摘要 :
本发明公开了一种平面型的负阻效应双向触发导通二极管，它具有漏电小、导通电压低以及工艺简单的优点。其技术方案为：该双向触发导通二极管包括：一基片衬底以及生长于该基片衬底上的具有同样导电类型的一外延层；且两个平面双极型晶体管，相邻且对称地形成于该外延层上，该两个平面双极型晶体管共有一个集电区，发射区与各自的基区局部短路。本发明应用于半导体元器件领域。
权利要求 :
1一种平面型的负阻效应双向触发导通二极管，包括： 一基片衬底以及生长于该基片衬底上的具有同样导电类型的一外延层； 两个平面双极型晶体管，相邻且对称地形成于该外延层上，该两个平面双极型晶体管共有一个集电区，该集电区由该基片衬底和该外延层组成，该两个平面双极型晶体管的两个发射区分别位于对称的两个基区内，并通过一表面金属与各自的基区形成局部短路。
2.根据权利要求1所述的平面型的负阻效应双向触发导通二极管，其特征在于，该表面金属作为该二极管的两个引出端。
3. 根据权利要求1所述的平面型的负阻效应双向触发导通二极管，其特征在于，该两个平面双极型晶体管的基区由离子注入形成。
4.根据权利要求1所述的平面型的负阻效应双向触发导通二极管，其特征在于，该两个平面双极型晶体管的基区由表面杂质扩散形成。
5.根据权利要求1所述的平面型的负阻效应双向触发导通二极管，其特征在于，该两个平面双极型晶体管的发射区由离子注入形成。
6.根据权利要求1所述的平面型的负阻效应双向触发导通二极管，其特征在于，该两个平面双极型晶体管的发射区由表面杂质扩散形成。
说明书 :
平面型的负阻效应双向触发导通二极管
技术领域
本发明涉及一种半导体双向触发管的结构，尤其涉及一种平面结构的负阻效应双向触发导通二极管。
背景技术
双向触发导通二极管配合晶闸管广泛用于电源变换和整流，在手持电子设备相当普及的今天是不可缺少的器件。传统的双向触发导通二极管由杂质对芯片的双面扩散形成两个背靠背的PN结所构成。这种结构的双向触发导通二极管需要长时间的高温扩散和仔细的台面加工，具有漏电大和导通电压过高的弱点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种平面型的负阻效应双向触发导通二极管，它具有漏电小、导通电压低以及工艺简单的优点。
本发明的技术方案为：本发明提供了一种平面型的负阻效应双向触发导通二极管，包括：
一基片衬底以及生长于该基片衬底上的具有同样导电类型的一外延层；
两个平面双极型晶体管，相邻且对称地形成于该外延层上，该两个平面双极型晶体管共有一个集电区，该集电区由该基片衬底和该外延层组成，该两个平面双极型晶体管的两个发射区分别位于对称的两个基区内，并通过一表面金属与各自的基区形成局部短路。
上述的平面型的负阻效应双向触发导通二极管极管的两个引出端。
上述的平面型的负阻效应双向触发导通二极管体管的基区由离子注入形成。
上述的平面型的负阻效应双向触发导通二极管
,其中，该表面金属作为该二，其中，该两个平面双极型晶,其中，该两个平面双极型晶体管的基区由表面杂质扩散形成。
上述的平面型的负阻效应双向触发导通二极管，其中，该两个平面双极型晶 体管的发射区由离子注入形成。
上述的平面型的负阻效应双向触发导通二极管，其中，该两个平面双极型晶 体管的发射区由表面杂质扩散形成。
本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明在基片衬底上生长外延层并
在外延层表面形成两个相邻且对称的、共用集电区的、具有基区对发射区局部短路 的平面双极型晶体管。两个晶体管的发射区分别与各自的基区由表面金属形成局部 短路并成为双向触发导通二极管的两端。集电区对任一基区的雪崩击穿导致四层结 构的导通而进入触发导通二极管的低阻状态。本发明的结构除可以简化传统的双向 触发导通二极管的工艺外，还可以使双向触发导通二极管具有低导通电压。
本发明的技术方案为：本发明提供了一种平面型的负阻效应双向触发导通二极管，包括：
一基片衬底以及生长于该基片衬底上的具有同样导电类型的一外延层；
两个平面双极型晶体管，相邻且对称地形成于该外延层上，该两个平面双极型晶体管共有一个集电区，该集电区由该基片衬底和该外延层组成，该两个平面双极型晶体管的两个发射区分别位于对称的两个基区内，并通过一表面金属与各自的基区形成局部短路。
上述的平面型的负阻效应双向触发导通二极管极管的两个引出端。
上述的平面型的负阻效应双向触发导通二极管体管的基区由离子注入形成。
上述的平面型的负阻效应双向触发导通二极管
,其中，该表面金属作为该二，其中，该两个平面双极型晶,其中，该两个平面双极型晶体管的基区由表面杂质扩散形成。
上述的平面型的负阻效应双向触发导通二极管，其中，该两个平面双极型晶 体管的发射区由离子注入形成。
上述的平面型的负阻效应双向触发导通二极管，其中，该两个平面双极型晶 体管的发射区由表面杂质扩散形成。
本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明在基片衬底上生长外延层并
在外延层表面形成两个相邻且对称的、共用集电区的、具有基区对发射区局部短路 的平面双极型晶体管。两个晶体管的发射区分别与各自的基区由表面金属形成局部 短路并成为双向触发导通二极管的两端。集电区对任一基区的雪崩击穿导致四层结 构的导通而进入触发导通二极管的低阻状态。本发明的结构除可以简化传统的双向 触发导通二极管的工艺外，还可以使双向触发导通二极管具有低导通电压。
附图说明
图1是本发明的平面型的负阻效应双向触发导通二极管的较佳实施例的结构图。
图2是本发明的正向电压-电流特性的示意图。
图2是本发明的正向电压-电流特性的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
图1示出了本发明的平面型的负阻效应双向触发导通二极管的结构。请参见 图1,本发明应用了基区平行电流调制的原理制作低导通电压的双向触发导通二极 管。在基片衬底1生长同样导电类型的外延层4,衬底可以为P型或N型，电阻率 为0. 001 ~0. 01欧姆'厘米，外延层4的厚度为2〜15微米，电阻率为1~10欧姆-厘 米。外延层4的表面制作有二个对称的平面双极型晶体管7a、 7b，它们共有由基 片衬底1和外延层4形成的集电区。平面双极型晶体管7a、 7b的基区31、 32由离 子注入或表面杂质扩散形成，在基区31、 32中再由离子注入或表面杂质扩散形成 发射区51、 52。基区表面浓度为1E17 ~ 5E18/立方厘米，结深2〜15微米，发射区 表面浓度为2E19 ~ lE20/立方厘米，结深5〜10微米，基区间距L为2 ~ 35微米。 表面的金属层由氧化层的窗口连接发射区51、 52以及部分基区31、 32，作为二极
4管的两个电极61、 62。
下面描述本实施例结构的双向触发导通二极管的原理。当施加于两个发射区
电极61、 62之间的电压超过其中任一个，例如，超过晶体管7a的集电区-基区的 雪崩击穿值时，大量的多子电流进入晶体管7a的基区31并直接流向与发射区51 的短路点。由于基区与发射区的短路点设置在集电极-基极雪崩击穿点的远端，大 多数的多子电路需沿着平行发射区的底部流向短路点。这股横向电流在发射区51 底部建立起随电流增加而增加的电压，并且最终在某一点导致发射区51-基区31 -外延层4-基区32的四层结构并同时提供了四层结构导通所需的触发电流。一 旦四层结构导通，两个发射区间的电压下降，雪崩击穿将不复存在，触发导通二极 管进入低阻状态。
请参见图2，图2示出了本发明的正向电压-电流特性，由于二极管结构的对 称性，反向的电压-电流特性在第三象限对称。
应理解，本领域普通技术人员基于上述的结构和原理易知：（l)基区处于发 射区底部的部分，如长度、宽度、高度、平均电阻率，决定了本发明触发导通二极 管的触发转折电流；（2 )本发明中的双极型晶体管可以是P-N-P型也可以是N-P-N 型的；（3)集电极-基极的雪崩击穿参数（即外延层厚度和电阻率）、基区的杂 质梯度决定了本发明触发导通二极管的触发电压。
上述实施例是提供给本领域普通技术人员来实现或使用本发明的，本领域普通 技术人员可在不脱离本发明的发明思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变 化，因而本发明的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到 的创新性特征的最大范围。
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图1示出了本发明的平面型的负阻效应双向触发导通二极管的结构。请参见 图1,本发明应用了基区平行电流调制的原理制作低导通电压的双向触发导通二极 管。在基片衬底1生长同样导电类型的外延层4,衬底可以为P型或N型，电阻率 为0. 001 ~0. 01欧姆'厘米，外延层4的厚度为2〜15微米，电阻率为1~10欧姆-厘 米。外延层4的表面制作有二个对称的平面双极型晶体管7a、 7b，它们共有由基 片衬底1和外延层4形成的集电区。平面双极型晶体管7a、 7b的基区31、 32由离 子注入或表面杂质扩散形成，在基区31、 32中再由离子注入或表面杂质扩散形成 发射区51、 52。基区表面浓度为1E17 ~ 5E18/立方厘米，结深2〜15微米，发射区 表面浓度为2E19 ~ lE20/立方厘米，结深5〜10微米，基区间距L为2 ~ 35微米。 表面的金属层由氧化层的窗口连接发射区51、 52以及部分基区31、 32，作为二极
4管的两个电极61、 62。
下面描述本实施例结构的双向触发导通二极管的原理。当施加于两个发射区
电极61、 62之间的电压超过其中任一个，例如，超过晶体管7a的集电区-基区的 雪崩击穿值时，大量的多子电流进入晶体管7a的基区31并直接流向与发射区51 的短路点。由于基区与发射区的短路点设置在集电极-基极雪崩击穿点的远端，大 多数的多子电路需沿着平行发射区的底部流向短路点。这股横向电流在发射区51 底部建立起随电流增加而增加的电压，并且最终在某一点导致发射区51-基区31 -外延层4-基区32的四层结构并同时提供了四层结构导通所需的触发电流。一 旦四层结构导通，两个发射区间的电压下降，雪崩击穿将不复存在，触发导通二极 管进入低阻状态。
请参见图2，图2示出了本发明的正向电压-电流特性，由于二极管结构的对 称性，反向的电压-电流特性在第三象限对称。
应理解，本领域普通技术人员基于上述的结构和原理易知：（l)基区处于发 射区底部的部分，如长度、宽度、高度、平均电阻率，决定了本发明触发导通二极 管的触发转折电流；（2 )本发明中的双极型晶体管可以是P-N-P型也可以是N-P-N 型的；（3)集电极-基极的雪崩击穿参数（即外延层厚度和电阻率）、基区的杂 质梯度决定了本发明触发导通二极管的触发电压。
上述实施例是提供给本领域普通技术人员来实现或使用本发明的，本领域普通 技术人员可在不脱离本发明的发明思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变 化，因而本发明的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到 的创新性特征的最大范围。
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