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    • 专利摘要:
    Eine Überspannungsschutz-Vorrichtung weist einen Spannungs-begrenzenden Bereich parallel zu seinem zentralen Übergang auf, um einen querverlaufenden Durchschlag des Übergangs auszulösen. Der Abstand zwischen dem Spannungs-begrenzenden Bereich und dem zentralen Übergang legt die Durchbruchspannung fest. Mittels Variation der Größe und der Lage des Spannungs-begrenzenden Bereichs kann die Schutzvorrichtung verschiedene Durchbruchspannungen aufweisen und Zündströme herabsetzen. Dadurch kann die Empfindlichkeit der Schutzvorrichtung verbessert werden.
    公开号:DE102004024923A1
    申请号:DE200410024923
    申请日:2004-05-19
    公开日:2005-12-15
    发明作者:Ching Chiu Tseng
    申请人:Lite On Semiconductor Corp；
    IPC主号:H01L23-58
    专利说明:
    [0001] DieErfindung schafft eine Überspannungsschutz-Vorrichtungund ein Verfahren zum Herstellen derselben, insbesondere eine Überspannungsschutz-Vorrichtung,welche einen Spannungs-BegrenzendenBereich zum Festlegen der Durchbruchspannung (breakdown voltage)und des Zündstroms (breakovercurrent) verwendet, aufweist. Der Spannungs-Begrenzende Bereichist dabei auf einer zentralen Kontaktoberfläche der Überspannungsschutz-Vorrichtungangeordnet. Dadurch kann diese Erfindung die Überspannungsschutz-Vorrichtung zumEinstellen der Durchbruchspannung und des Zündstroms fähig machen.
    [0002] Inletzter Zeit sind die Herstellungsprozesse für elektronische Komponentenimmer präziserund deren Abmessungen immer kleiner geworden. Deshalb werden dieVorrichtungen, welche benutzt werden, um elektronische Komponentenvor Zerstörung zuschützen,welche aus elektrischen Effekten, wie beispielsweise statische Elektrizität, Überspannung, elektrischerBogen, usw. resultiert, immer wichtiger. Die Thyristor Überspannungsschutz-Vorrichtungen sindbeispielsweise in modernen Kommunikationssystemen weit verbreitet.Diese Vorrichtungen werden verwendet, um das Kommunikationssystemvor Zerstörungzu schützen,welche aus Blitzeinschlägen aufHochspannungsleitungen, Kurzschlüsseneinander benachbarter Hochspannungsleitungen oder anderen unerwartetenEreignissen resultiert. Diese Vorrichtungen können jede Zerstörung, welcheaus Überspannungseffektenresultiert, verhindern.
    [0003] DieThyristor Überspannungsschutz-Vorrichtungist eine Halbleiter-Vorrichtung, welche entwickelt wurde, um die Überspannungsspitzevon der Hochspannungsleitung abzuführen, bevor diese das Kommunikationssystemerreicht. Deshalb kann die Thyristor Überspannungsschutz-Vorrichtungverwendet werden, um das Kommunikationssystem zu schützen. Wenndas System regulärarbeitet, wird diese Schutzvorrichtung in einem hochohmig-Zustandgehalten, d.h., in einem ausgeschaltet-Zustand. In diesem Momentkann nur der Kriechstrom, welcher kleiner als ein Mikroamper ist,durch diese Vorrichtung hindurch gehen. Er wird deshalb nicht denBetrieb des ganzen Systems beeinflussen. Wenn eine Überspannungsspitzean den Hochspannungsleitungen auftritt, wird die Vorrichtung aufeinen niederohmig-Zustand schalten, d.h., auf einen eingeschaltet-Zustand.Dadurch kann diese Vorrichtung die Überspannungsspitze von demKommunikationssystem abführen.Nachdem die Überspannungsspitzeabgeführtwurde, wird die Überspannungsschutz-Vorrichtungauf den ausgeschaltet-Zustand zurückschalten und das Kommunikationssystemwird zu dem regulärenBetrieb zurückkehren.
    [0004] DieKennlinien des Stroms und der Spannung dieser Überspannungsschutz-Vorrichtungwerden in 1 gezeigt,welche ein Kurvendiagramm darstellt, in dem der Strom (I) der herkömmlichen Überspannungsschutz-Vorrichtung über derSpannung (V) aufgetragen ist.
    [0005] ImAllgemeinen weist die Thyristor Überspannungsschutz-Vorrichtung zweiMetallelektroden und eine überlappendeVier-Schicht-Halbleiterstrukturauf, welche beispielsweise Schichten vom npnp-Typ oder pnpn-Typaufweist. Die oberste Schicht von dieser Schutzvorrichtung ist einEmitter-Bereich, d.h., der Kathoden-Bereich; die zweite Schichtist ein Basis- Bereich;die dritte Schicht ist ein Substrat-Bereich; und die vierte Schichtist ein Anoden-Bereich. Darin sind die zwei Metallelektroden auf denOberflächendes Emitter-Bereichs bzw. des Anoden-Bereich angeordnet.
    [0006] Der Übergangzwischen dem Basis-Bereich und dem Substrat-Bereich ist der zentrale Übergang dieserSchutzvorrichtung. Unter reguläremBetrieb wird an dem zentralen Übergangeine Sperrvorspannung angelegt. Wenn die Sperrvorspannung anwächst, wirdder zentrale Übergangzusammenbrechen. Wie in 1 gezeigt,wird die Spannung über derSchutzvorrichtung als die Durchbruchspannung (Vz) (breakdown voltage)definiert, wenn der Durchschlagstrom 1mA erreicht. Wenn die Spannungin diesem Moment konstant ansteigt, steigt die Durchbruchspannungrasch an und veranlasst die Schutzvorrichtung, auf den eingeschaltet-Zustandzu schalten. Die Spannung und der Strom, welche beide die Schutzschaltungdazu veranlassen, in den eingeschaltet-Zustand zu schalten, werdenals die Kippspannung (VBO) (breakover voltage) und als der Zündstrom(IBO) (breakover current) definiert. Wenn die Überspannungsspitze auftrittund den Wert der Kippspannung (VBO) erreicht, schaltet sich die Überspannungsschutz-Vorrichtung ein,um den induzierten Strom durch die Schutzvorrichtung hindurch zu führen unddie Spannung überder Schutzvorrichtung auf einem relativ niedrigen Wert zu halten.Wenn die Überspannungsspitzeabgeführtwurde, nimmt der Strom, der durch die Schutzvorrichtung hindurch geht,konstant ab. Wenn der Strom niedriger als der Haltestrom (IH) derSchutzvorrichtung ist, wird die Überspannungsschutz-Vorrichtung auf denausgeschaltet-Zustand (wie gezeigt in der 1) zurückschalten, was bewirkt, dassdie Spannung überder Schutzvorrichtung auf Normalwert zurückgeht und dass das Kommunikationssystemregulärarbeitet.
    [0007] Eswird Bezug auf 2 genommen,welche ein schematisches Diagramm einer Überspannungsschutz-Vorrichtungdarstellt, welche in dem US-Patent US4,967,256 offenbart ist. Die Thyristor Überspannungsschutz-Vorrichtungweist eine Vier-SchichtHalbleiterstruktur (pnpn) auf, aufweisend Emitter-Bereiche 22 (n++),Kurzschluss-Dots 23 (shorting dots), welche zwischen denEmitter-Bereichen 22 angeordnet sind, ein Substrat 20,einen einzelnen vergrabenen Bereich 25 (n), welcher innerhalbdes Substrates 20 angeordnet ist, einen Basis-Bereich 21 (p+),einen Anoden-Bereich 24, einen ersten Metallelektroden-Bereich 26,welcher mit den oberen Komponenten gekoppelt ist, einen zweiten Metallelektroden-Bereich 27,welcher mit den unteren Komponenten gekoppelt ist und einen Schutzring 28 (n++),welcher den zentralen Übergangumgibt. Der Schutzring 28 wird verwendet, damit die Potentialdifferenzder Komponenten-Oberflächegleichmäßig verteiltist, um die Stabilitätder gesamten Vorrichtung zu verbessern. Ferner wird der verwendete Schutzring 28 keinenZusammenbruch dieser Halbleiter-Vorrichtung bewirken.
    [0008] Wiein 2 gezeigt, sind dervergrabene Bereich 25 und das Substrat 20 beiden-Typ Halbleiter, wobei aber der vergrabene Bereich 25 einehöhereDotieratomkonzentration aufweist. Die Durchbruchspannung des Übergangszwischen dem vergrabenen Bereich 25 und dem Substrat 20 istkleiner als diese zwischen dem Basis-Bereich 21 und dem Substrat 20.Deshalb wird der Durchschlag-Effekt zuerst an dem Übergangzwischen dem Basis-Bereich 21 unddem vergrabenen Bereich 25 auftreten, wenn die Spannung über derSchutzvorrichtung ansteigt, und veranlasst, dass der Durchschlagstromzuerst durch den vergrabenen Bereich 25 hindurch geht. DieserEffekt kann das präziseSteuern der Durchbruchspannung währenddes Herstellungsprozesses der Vorrichtung verbessern. Er kann weiterdafür sorgen,dass diese Vorrichtung einen Zündstrom aufweist,welcher sogar niedriger ist als ein Zündstrom der herkömmlichenVorrichtung, welche keinen vergrabenen Bereich aufweist.
    [0009] Diese Überspannungsschutz-Vorrichtung hatjedoch in der Anwendung noch Nachteile. Da sie einen einzelnen vergrabenenBereich von relativ kleiner Größe verwendet,ist ihre Leitfähigkeitwährend desausgeschaltet-Zustands begrenzt. Der vergrabene Bereich bewirktdeshalb einen so genannten Flaschenhals-Effekt, welcher die Stromtrage-Kapazität der Vorrichtungherabsetzt. Um den Flaschenhals-Effekt zu vermeiden, offenbarendie US-Patente US 5,001,537 und US 5,516,705 zwei Artenvon Überspannungsschutz-Vorrichtungen,welche mehrere vergrabene Bereiche verwenden. Da jedoch das Betriebsprinzipvon den Vorrichtungen noch unverändertist, d.h., dass sich die Steuerung der Durchbruchspannung und desZündstroms,wie oben beschrieben, mittels des Verwendens des Effekts, dass der Übergangzwischen dem Basis-Bereich und dem vergrabenen Bereich zuerst zusammenbrechenwird, von dieser Erfindung unterscheidet.
    [0010] Erfindungsgemäß wird einSpannungs-Begrenzender Bereich parallel zu dem zentralen Übergangder Überspannungsschutz-Vorrichtung während desHerstellungsprozesses der Halbleitervorrichtung zum Festlegen derDurchbruchspannung und des Zündstromsder Vorrichtung angeordnet. Erfindungsgemäß kann deshalb eine präzise Überspannungsschutz-Vorrichtungbereitgestellt werden. Da sie keinen vergrabenen Bereich aufweist,kann sie die höhereStromtrage-Kapazitätaufweisen.
    [0011] EinZiel dieser Erfindung ist es, eine Überspannungsschutz-Vorrichtung und einenHerstellungsverfahren zur Herstellung derselben bereitzustellen.Diese Erfindung ordnet einen Spannungs-Begrenzenden Bereich parallelzu einem zentralen Übergangder Schutzvorrichtung an, um dafür zusorgen, dass die Schutzvorrichtung in der Lage ist, einen Zusammenbruchdes Übergangsin Querrichtung zu bewirken. Der Spannungs-Begrenzende Bereich kann verwendet werden,um die Durchbruchspannung und den Zündstrom der Schutzvorrichtung festzulegen.Mittels Variation der Größe und derLage des Spannungs-Begrenzenden Bereichs, kann die Empfindlichkeitder Schutzvorrichtung auf die Überspannungsspitzewesentlich verbessert werden.
    [0012] Darüber hinausbildet der Herstellungsprozess dieser Erfindung eine erste Abschattungsschichtauf einem Substrat aus, ätztdie erste Abschattungsschicht, um eine Vielzahl von Abschattungsblöcken auszubilden,um einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich festzulegen, bildetden Basis-Bereich in dem zweiten Bereich aus, bildet den Spannungs-BegrenzendenBereich in dem ersten Bereich aus, bildet einen Emitter-Bereich auf dem Basis-Bereichaus und bildet einen Elektroden-Bereich auf dem Emitter-Bereichaus.
    [0013] ZahlreichezusätzlicheMerkmale, Vorteile und Details dieser Erfindung sind in der folgenden detailliertenBeschreibung dargestellt.
    [0014] Dievorangegangenen Aspekte und viele der dargelegten Vorteile dieserErfindung sind mittels der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mitden beigefügtenFiguren leicht verständlich.
    [0015] Eszeigen:
    [0016] 1 einKurvendiagramm, in welchem der Strom (I) der herkömmlichen Überspannungsschutz-Vorrichtung über derSpannung (V) aufgetragen ist;
    [0017] 2 einschematisches Diagramm einer Überspannungsschutz-Vorrichtung, welcheim US-Patent US 4,967,256 offenbartist;
    [0018] 3 einenQuerschnitt einer Überspannungsschutz-Vorrichtung gemäß dieserErfindung;
    [0019] 4A eineDraufsicht der Überspannungsschutz-Vorrichtunggemäß einemersten Ausführungsbeispieldieser Erfindung;
    [0020] 4B eineDraufsicht der Überspannungsschutz-Vorrichtunggemäß einemzweiten Ausführungsbeispieldieser Erfindung;
    [0021] 4C eineDraufsicht der Überspannungsschutz-Vorrichtunggemäß einemdritten Ausführungsbeispieldieser Erfindung;
    [0022] 5 einschematisches Diagramm einer bidirektionalen Überspannungsschutz-Vorrichtunggemäß einemAusführungsbeispieldieser Erfindung; und
    [0023] 6A – 6F einenHerstellungsprozess zum Herstellen der Überspannungsschutz-Vorrichtunggemäß dieserErfindung.
    [0024] Bezugwird genommen auf 3, welche ein Querschnittsdiagrammeiner Überspannungsschutz-Vorrichtunggemäß dieserErfindung zeigt. Ähnlichdem Stand der Technik weist diese Erfindung ebenfalls eine überlappendeVier-Schicht-Halbleiterstruktur(pnpn) auf. Ein p-Typ Basis-Bereich 32,welcher eine relative hohe Dotieratomkonzentration (p+) aufweist,ist darin auf einem n-TypSubstrat 30 angeordnet, welches eine relativ niedrige Dotieratomkonzentration(n-) aufweist. Ein Anoden-Bereich 32' ist auf der anderen Seite derVorrichtung angeordnet. Der Basis-Bereich 32 weist Emitter-Bereiche 34 auf, welcheauf dem Basis-Bereich 32 angeordnet sind. Die Emitter-Bereiche 34 weiseneine hohe Dotieratomkonzentration und mehrere dazwischen liegende Emitter-Kurzschluss-Dots 35 (emittershorting dots) auf. Der pn-Übergangzwischen dem Basis-Bereich 32 unddem Substrat 30 ist der zentrale Übergang der Schutzvorrichtung.
    [0025] Erfindungsgemäß wird fernerein Spannungs-Begrenzender Bereich 33, welcher als ein Ring,als ein partieller Ring oder als ein in segmentierte Stücke aufgeteilterRing ausgebildet ist, angeordnet, welcher eine höhere Dotieratomkonzentration(n+) aufweist, wobei der Spannungs-Begrenzende Bereich 33 parallelzu dem zentralen Übergang angeordnetist. Die Schutzvorrichtung weist ferner einen ersten Elektroden-Bereich 31,welcher auf der oberen Oberflächeder Schutzvorrichtung angeordnet ist, und einen zweiten Elektroden-Bereich 31', welcher aufder unteren Oberflächeder Schutzvorrichtung angeordnet ist, auf.
    [0026] DerSpannungs-Begrenzende Bereich 33 ist aus einem n-Typ Halbleitermit einer relativ hohen Dotieratomkonzentration (n+) hergestellt.Da seine Dotieratomkonzentration höher als die des Substrats 30 ist,ist die quer verlaufende Durchbruchspannung (breakdown voltage)des Basis-Bereichs 32 kleiner als die des pn-Übergangs,welcher zwischen dem unteren Teil des Basis-Bereichs 32 unddem Substrat 30 lokalisiert ist. Die Durchbruchspannungder Schutzvorrichtung wird deshalb hauptsächlich gemäß dem Abstand zwischen demBasis-Bereich 32 (p+) und dem Spannungs-Begrenzenden Bereich 33 bestimmt.Je größer derAbstand ist, desto höherist die Durchbruchspannung, welche erreicht werden kann. Umgekehrt, jekleiner der Abstand ist, desto niedriger ist die Durchbruchspannung,welche ereicht werden kann. Die Durchbruchspannung kann in praktischerAnwendung mittels Veränderungdes Abstands zwischen dem Spannungs-Begrenzenden Bereich 33 unddem Basis-Bereich 32 gemäß dem Bedarf geändert werden.
    [0027] Wiein 3 gezeigt, ist der Spannungs-Begrenzende Bereich 33 aufeiner Seite des Basis-Bereichs 32 angeordnet. In der Praxisist dies nicht eingeschränkt.Der Gesamtumfang des Spannungs-Begrenzenden Bereichs 33 kannverwendet werden, um den Zündstrom(breakover current) der Überspannungsschutz-Vorrichtung zu ermitteln.Mit anderen Worten, ein Durchschlag-Bereich wird zwischen dem Spannungs-BegrenzendenBereich 33 und dem Basis-Bereich 32 ausgebildetund der Durchschlagstrom kann nur durch diesen Bereich hindurchgehen. Wenn das Phänomendes Durchschlags auftritt, wird der Gesamtumfang des Spannungs-Begrenzenden Bereichs 33 dieGröße des Durchschlag-Bereichs dominierenund die Menge des Durchschlagstroms, welcher durch diesen Durchschlag-Bereichhindurch geht, steuern. Wenn der Umfang des Spannungs-Begrenzenden Bereichs 33 darinklein ist, ist der Durchschlag-Bereich klein und der Durchschlagstromist niedrig. Wie gezeigt in 1, ist derDurchschlagstrom als der Zündstrom(IBO) der Schutzvorrichtung festgelegt, wenn die Schutzvorrichtungauf den eingeschaltet-Zustand geschalten ist. Deshalb kann bei Gebrauchdes Spannungs-BegrenzendenBereichs 33 mit kleinem Umfang der Zündstrom (IBO) effektiv herabgesetztwerden. Da der Zündstromzum Schalten der Schutzvorrichtung auf den eingeschaltet-Zustandherabgesetzt ist, kann ferner eine Überspannungsschutz-Vorrichtung, welcheempfindlich gegenüber Überspannungist, erhalten werden.
    [0028] Diebevorzugten Ausführungsbeispielewerden hierin wie folgt beschrieben: Bezug wird genommen auf 4A,welche eine Draufsicht eines ersten Ausführungsbeispiels der Überspannungsschutz-Vorrichtung gemäß dieserErfindung zeigt. Der obere Teil des Halbleiter-Substrats 30 istvon einem kreisförmigenSpannungs-Begrenzenden Bereich 33a umgeben, welcher auseinem n-Typ Halbleiter hergestellt ist. Es existiert eine Lücke, welchezwischen dem Spannungs-Begrenzenden Bereich 33a und demBasis-Bereich 32, welcher aus einem p-Typ Halbleiter hergestelltist, angeordnet ist. Der Emitter-Bereich 34 ist innerhalbdes Basis-Bereichs 32 angeordnet. Die zahlreichen Löcher, welchein 4A gezeigt sind, sind Emitter-Kurzschluss-Dots 35. Der Emitter-Bereich 34 weisteinen ersten Elektroden-Bereich 31 auf, welcher auf dem Emitter-Bereich 34 angeordnetist. Im Allgemeinen ist der erste Elektroden-Bereich 31 eineMetallschicht, welche verwendet wird, um mit anderen Komponentenzu koppeln.
    [0029] Bezugwird nun genommen auf 4B, welche eine Draufsicht deszweiten Ausführungsbeispielsder Überspannungsschutz-Vorrichtung gemäß dieserErfindung zeigt. Die Strich-Punkt-Linie 40 in dieser Figur deuteteinen Schnitt durch das zweite Ausführungsbeispiel an, woraus sichdann der in 3. dargestellte Querschnittergibt. Die Komponenten dieser Erfindung können entsprechend den praktischenAnforderungen modifiziert werden.
    [0030] Derobere Teil des Halbleiter-Substrats 30 wird darin von einemhalbkreisförmigenSpannungs-Begrenzenden Bereich 33b umgeben, welcher auseinem n-Typ Halbleiter hergestellt ist. Es existiert eine Lücke, welchezwischen dem Spannungs-BegrenzendenBereich 33b und dem Basis-Bereich 32, welcher auseinem p-Typ Halbleiter hergestellt ist, lokalisiert ist. Der Emitter-Bereich 34 istinnerhalb des Basis-Bereichs 32 angeordnet und weist mehrereEmitter-Kurzschluss-Dots 35 auf. Der Emitter-Bereich 34 weistden ersten Elektroden-Bereich 31 auf, welcher auf dem Emitter-Bereich 34 angeordnetist.
    [0031] Bezugwird nun genommen auf 4C, welche eine Draufsicht desdritten Ausführungsbeispiels der Überspannungsschutz-Vorrichtung gemäß dieser Erfindungdarstellt. Die Strich-Punkt-Linie 40 indieser Figur deutet einen Schnitt durch das zweite Ausführungsbeispielan, woraus sich dann der in 3. dargestellteQuerschnitt ergibt. Die Komponenten dieser Erfindung können entsprechendden praktischen Anforderungen modifiziert werden.
    [0032] Derobere Teil des Halbleiter-Substrats 30 wird darin von einemhalbkreisförmigen,in mehrere Segmente aufgeteilten, Spannungs-Begrenzenden Bereich 33c umgeben,welcher aus einem n-Typ Halbleiter hergestellt ist. Es existierteine Lücke,welche zwischen dem Spannungs-Begrenzenden Bereich 33c unddem Basis-Bereich 32, welcher aus einem p-Typ Halbleiterhergestellt ist, angeordnet ist. Der Emitter-Bereich 34 istinnerhalb des Basis-Bereichs 32 angeordnet und weist mehrereEmitter-Kurzschluss-Dots 35 auf. Der Emitter-Bereich 34 weistden ersten Elektroden-Bereich 31 auf, welcher auf dem Emitter-Bereich 34 angeordnetist.
    [0033] Ziehtman 4C als ein Beispiel heran, kann man bei Verwendungdes in Segmenten aufgeteilten verwendeten Spannungs-BegrenzendenBereich nicht nur den gesamten Umfang dieses Spannungs-BegrenzendenBereichs reduzieren, sondern man kann auch ebenso das Phänomen desDurchschlagens auf einen größeren Umfangum die Vorrichtung herum verteilen. die Vorrichtung kann deshalbden Zündstromherabsetzen und die Kapazität derVerlustleistung erhöhen,um die Stabilitätder Vorrichtung zu erhöhen.
    [0034] Bezugwird nun auf 5 genommen, welche ein schematischesDiagramm von einer bidirektionalen Überspannungsschutz-Vorrichtung gemäß dieserErfindung darstellt. Die zwei entgegengesetzten Seiten des Substrats 50 weisenhierin beide eine Überspannungsschutz-Vorrichtungauf, aufweisend einen ersten und einen zweiten Basis-Bereich 52a, 52b,welche aus p-Typ Halbleitern hergestellt sind, einen ersten undeinen zweiten Spannungs-Begrenzenden Bereich 53a, 53b,wobei der erste Spannungs-Begrenzende Bereich 53a auf dereinen Seite des Substrats 50 und der zweite Spannungs-BegrenzendeBereich 53b auf der anderen Seite des Substrats angeordnetist, einen ersten und einen zweiten Emitter-Bereich 54a, 54b,wobei der erste Emitter-Bereich 54a auf dem Basis-Bereich 52a und derzweite Emitter-Bereich 54b auf dem Basis-Bereich 52b angeordnetist, mehrere erste und zweite Emitter-Kurzschluss-Dots 55a, 55b (emittershorting dots), welche zwischen den Emitter-Bereichen 54a, 54b ausgebildetsind und einen ersten und einen zweiten Elektroden-Bereich 51a, 51b,wobei der erste Elektroden-Bereich 51a auf der einen Oberfläche derVorrichtung und der zweite Elektroden-Bereich 51b auf deranderen Oberflächeder Vorrichtung angeordnet ist. Die Überspannungsschutz-Vorrichtung, welchein 3 dargestellt ist, ist eine unidirektionale Vorrichtung,welche nur unidirektionale Überspannungsschutz-Funktionenaufweist. Die bidirektionale Überspannungsschutz-Vorrichtung,welche in 5 dargestellt ist, kann jedochbidirektionale Schutzfunktionen für die Kommunikationssystemebereitstellen, welche unter alternativen Spannungen betrieben werden.
    [0035] Bezugwird nun genommen auf 6A-6F, welcheeinen Herstellungsprozess zum Herstellen der Überspannungsschutz- Vorrichtung gemäß dieserErfindung darstellen. Dieser Herstellungsprozess wird verwendet,um die unidirektionale Schutzvorrichtung herzustellen. Was die bidirektionalenoder die multidirektionalen Vorrichtungen betrifft, so können dieseebenfalls gemäß diesem Prozesshergestellt werden.
    [0036] Wiein 6A gezeigt, wird eine erste Abschattungsschicht 61 aufein Substrat 60 mittels des Oxidations- oder Depositionsprozessesaufgebracht. Das Substrat 60 wird hauptsächlich ausSilizium (Si) hergestellt und die erste Abschattungsschicht 61 kannaus SiO2 oder aus einer anderen membranartigenSchicht, wie beispielsweise Siliziumnitrid (Si3N4), hergestellt werden.
    [0037] Wiegezeigt in 6B, kann die erste Abschattungsschicht 61 mittelsLithographie und Ätzprozessengeätztwerden, um die Abschattungsblöcke 61a, 61b, 61c undmehrere Bereiche, wie in 6B dargestellt,auszubilden. Der erste Bereich 601, welcher zum Spannungs-BegrenzendenBereich wird, wird hierin zwischen den Abschattungsblöcken 61a und 61b festgelegt.Der zweite Bereich 602, welcher zum Basis-Bereich wird,wird zwischen den Abschattungsblöcken 61b und 61c festgelegt. DieBreite des Abschattungsblocks 61b entspricht dem Abstanddes ersten Bereichs 601, welcher der Spannungs-BegrenzendeBereich ist, von dem zweiten Bereich, welcher der Basis-Bereich ist. Dieser Abstandwird verwendet, um den Wert der Durchbruchspannung dieser Vorrichtungzu bestimmen.
    [0038] Wiedargestellt in 6C, wird ein ausgewählter Diffusions- oder Ionenimplantations-Prozess verwendet,um die Dotieratome in den zweiten Bereich 602 einzudiffundierenoder zu implantieren, um den Basis-Bereich 62 der Vorrichtungauszubilden, d.h., den p-Typ Halbleiter Bereich, welcher in 6C gezeigtist.
    [0039] Wiegezeigt in 6D, wird der ausgewählte Diffusions-oder Ionenimplantations-Prozess ebenfalls verwendet, um die Dotieratomein den Bereich 601 einzudiffundieren oder zu implantieren,um den Spannungs-Begrenzenden Bereich 63 dieser Erfindungauszubilden.
    [0040] Wiegezeigt in 6E, wird der ausgewählte Diffusions-oder Ionenimplantations-Prozess auch verwendet, um eine hohe Konzentrationvon Dotieratomen in den Basis-Bereich 62 einzudiffundieren oderzu implantieren, um die hohe Dotieratomkonzentration des Emitter-Bereichs 64 unddie Emitter-Kurzschluss-Dots 65 auszubilden.
    [0041] Wiezum Schluss gezeigt in 6F, wird eine Metallschichtals ein Elektroden-Bereich 66 zum elektrischen Leiten aufden Emitter-Bereich 64 aufgebracht. Der Herstellungsprozesszum Herstellen der Überspannungsschutz-Vorrichtungwird damit bei diesem Schritt beendet.
    [0042] Außerdem kannder Schritt zum Ausbilden des Emitter-Bereichs 64, wieoben in 6E erwähnt, ebenfalls genau nach demAusbilden des Basis-Bereichs 62 ausgeführt werden. Diese Erfindung istnicht auf den Herstellungsablauf, wie oben beschrieben, beschränkt. DieSchritte, welche oben beschrieben wurden, können auf den zwei Seiten des Substratsauch wiederholt oder simultan ausgeführt werden, um die bidirektionaleoder multidirektionale Überspannungsschutz-Vorrichtung herzustellen.
    [0043] DieseErfindung ordnet einen Spannungs-Begrenzenden Bereich parallel zudem zentralen Übergangder Überspannungsschutz-Vorrichtung an. MittelsVariation der Größe und derLage des Spannungs-Begrenzenden Bereichs kann diese Erfindung die Durchbruchspannungund den Zündstromfestlegen, um so eine Überspannungsschutz-Vorrichtung,welche empfindlich gegenüber demPhänomendes Durchschlagens ist, herzustellen.
    [0044] Obwohldiese Erfindung mit Bezug auf die bevorzugten Ausführungsbeispielebeschrieben wurde, ist diese Erfindung nicht auf die oben dargestelltenAusführungsbeispielebeschränkt.Verschiedene Substitutionen und Modifikationen wurden in der vorangegangenenBeschreibung vorgeschlagen und andere sind den Fachleuten ersichtlich.Deshalb sind alle diese Substitutionen und Modifikationen vom Schutzbereichder Erfindung, wie in den anhängendenAnsprüchendefiniert, umfasst.
    权利要求:
    Claims (15)
    [1] Verfahren zum Herstellen einer Überspannungsschutz-Vorrichtung, beiwelcher ein Spannungs-Begrenzender Bereich einen Basis-Bereich der Überspannungsschutz-Vorrichtung umgibt,um eine Durchbruchspannung und einen Zündstrom zu steuern, wobei dasVerfahren aufweist: • Ausbildeneiner ersten Abschattungsschicht auf einem Substrat; • Ätzen derersten Abschattungsschicht, so dass eine Mehrzahl von Abschattungsblöcken ausgebildet wird,so dass ein erster Bereich und ein zweiter Bereich festgelegt wird; • Ausbildendes Basis-Bereichs in dem zweiten Bereich; • Ausbilden des Spannungs-BegrenzendenBereichs in dem ersten Bereich; • Ausbilden eines Emitter-Bereichsauf dem Basis-Bereich;und • Ausbildeneines Elektroden-Bereichs auf dem Emitter-Bereich.
    [2] Verfahren gemäß Anspruch1, bei welchem der Spannungs-BegrenzendeBereich eine erste Dotieratomkonzentration aufweist, welche größer als einezweite Dotieratomkonzentration des Substrats ist.
    [3] Verfahren gemäß Anspruch1, bei welchem der Spannungs-BegrenzendeBereich und der Basis-Bereich zwischen dem Spannungs-BegrenzendenBereich und dem Basis-Bereich ein querverlaufendes Durchschlag-Phänomen erzeugen.
    [4] Verfahren gemäß Anspruch1, bei welchem die Durchbruchspannung gemäß einem Abstand zwischen dem Spannungs-BegrenzendenBereich und dem Basis-Bereich festgelegt wird.
    [5] Verfahren gemäß Anspruch1, bei welchem der Basis-Bereichvollständigoder teilweise von einem Spannungs-Begrenzenden Bereich umgeben wird, welcherin einer kontinuierlichen Form oder in einer segmentierten Formausgestaltet ist.
    [6] Verfahren gemäß Anspruch1, bei welchem der Schritt zum Ausbilden des Basis-Bereichs, zum Ausbildendes Spannungs-Begrenzenden Bereichs oder zum Ausbilden des Emitter-Bereichsmittels eines Diffusions-Prozesses oder mittels eines Ionenimplantations-Prozessesausgeführtwird.
    [7] Verfahren gemäß Anspruch1, bei welchem das Substrat, der Spannungs-Begrenzende Bereich oderder Emitter-Bereichaus einem n-Typ Halbleiter hergestellt wird und der Basis-Bereichaus einem p-Typ Halbleiter hergestellt wird.
    [8] Verfahren gemäß Anspruch1, bei welchem der Spannungs-BegrenzendeBereich oder der Emitter-Bereich aus einem p-Typ Halbleiter hergestellt wirdund der Basis-Bereich aus einem n-Typ Halbleiter hergestellt wird.
    [9] Verfahren gemäß Anspruch1, bei welchem eine Anordnung der Überspannungsschutz-Vorrichtungmehrmals hergestellt wird, so dass eine bidirektionale oder multidirektionale Überspannungsschutz-Vorrichtungausgebildet wird.
    [10] Überspannungsschutz-Vorrichtung,welche aufweist: • einSubstrat; • einenBasis-Bereich, welcher auf dem Substrat angeordnet ist; • eine Mehrzahlvon Emitter-Bereichen, welche auf dem Basis-Bereich angeordnet sind;und • einenSpannungs-Begrenzenden Bereich, welcher derart angeordnet ist, sodass der Spannungs-BegrenzendeBereich den Basis-Bereich umgibt.
    [11] Überspannungsschutz-Vorrichtunggemäß Anspruch10, bei welcher das Substrat, der Spannungs-Begrenzende Bereichoder der Emitter-Bereich aus einem n-Typ Halbleiter hergestelltist und der Basis-Bereich aus einem p-Typ Halbleiter hergestelltist.
    [12] Überspannungsschutz-Vorrichtunggemäß Anspruch10, bei welcher der Spannungs-Begrenzende Bereich oder der Emitter-Bereichaus einem p-Typ Halbleiter hergestellt ist und der Basis-Bereich auseinem n-Typ Halbleiterhergestellt ist.
    [13] Überspannungsschutz-Vorrichtunggemäß Anspruch10, bei welcher der Spannungs-Begrenzende Bereich eine erste Dotieratomkonzentration aufweist,welche größer alseine zweite Dotieratomkonzentration des Substrats ist.
    [14] Überspannungsschutz-Vorrichtunggemäß Anspruch10, bei welcher die Überspannungsschutz-Vorrichtungeine bidirektionale Überspannungsschutz-Vorrichtungoder eine multidirektionale Überspannungsschutz-Vorrichtung ist.
    [15] Überspannungsschutz-Vorrichtunggemäß Anspruch10, bei welcher der Basis-Bereich vollständig oder teilweise von demSpannungs-Begrenzenden Bereich, welcher in einer kontinuierlichenForm oder in einer segmentierten Form ausgestaltet ist, umgebenist.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    DE102004024923B4|2007-12-27|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2005-12-15| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2006-08-31| 8125| Change of the main classification|Ipc: H01L 23/60 AFI20051017BHDE |
    2008-06-19| 8364| No opposition during term of opposition|
    2016-12-01| R119| Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    DE200410024923|DE102004024923B4|2004-05-19|2004-05-19|Überspannungsschutz-Vorrichtung|DE200410024923| DE102004024923B4|2004-05-19|2004-05-19|Überspannungsschutz-Vorrichtung|
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