CN100426507C - 一种低电容半导体过压保护器芯片 - Google Patents
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Abstract
一种低电容半导体过压保护器芯片，包括N硅片衬底中间层，所述N硅片衬底中间层上下两侧表面、分别具有基区、发射区和短路点，上下两组部件相互连接且呈对称设置，其特征在于芯片呈圆形，圆形芯片的上下表面周边置有刻蚀槽，所述刻蚀槽的内侧壁置有玻璃钝化层，所述短路点、发射区和基区表面置有金属层。圆形芯片结构设计中，增大了发射区的有效面积，消除了多余硼扩散区，使它拥有相对较低的电容，设计和工艺满足电路的电参数要求，过压保护效果好。还由于设计成圆形结构，可合理排版重复，增加它在圆形硅片上的有效使用面积。
Description
技术领域
本发明涉及半导体过压保护器，尤其涉及用于通讯设备防护的低电容半导体过压保护器的芯片。
背景技术
由于通讯设备经常暴露于雷击、电力线接触、高压感应电的干扰下，极易对通讯系统电路造成不可恢复的破坏。半导体过压保护器常并联于所需保护电路的两端，可对由于雷电或高压电源等的影响，在通讯电路的两端产生的浪涌冲击抑制，实现对通讯设备的快速、经济和稳定可靠的保护。
一般来说，为满足半导体批量生产的工艺要求，半导体器件的芯片部分往往设计成方形，因为方形芯片产品便于切割、封装等。如常规生产的半导体过压保护器方形芯片，但这同时对电路也容易带来一些负面影响，如方形芯片会产生边界及棱角效应。
对于通讯设备的半导体过压保护器芯片来说，其电容往往影响到通讯设备的传输效率。为适应半导体过压保护器芯片在通讯设备上的大规模使用，如何降低半导体过压保护器芯片的电容，成为研究重点。
半导体过压保护器芯片的电容大小与芯片扩散硼区的面积和选择的硅材料的杂质浓度有关。在选择杂质浓度一定的硅材料(形成中间层)和相同硼扩散模式的情况下，如果发射区设计成被基区包围的结构，部分硼扩散区(多余硼扩散区)对于半导体过压保护器的抗冲击电流和抗雷击实际贡献很小，但是相应会使半导体过压保护器芯片的电容不易降低。
发明内容
本发明的目的是提供一种既能增加单位面积硅片上芯片产品数量，又能有效降低芯片产品电容的新设计。
为达到上述目的，采用的技术方案是：半导体过压保护器芯片设计成圆形，使用了非抛光硅片衬底结构。低电容半导体过压保护器芯片，包括N硅片衬底中间层、所述N硅片衬底中间层上下两侧表面、分别具有“基区、发射区和短路点”，上下两组部件相互连接且呈对称设置，其特征在于芯片呈圆形，圆形芯片的上下表面周边置有刻蚀槽，刻蚀槽的内侧壁置有玻璃钝化层，短路点、发射区和基区表面置有金属层。
低电容半导体过压保护器的圆柱状芯片制作工艺是采用激光切割或用腐蚀方法制作。
本发明的积极效果是：圆形芯片设计，增大了发射区的有效面积，消除了多余硼扩散区，使它拥有相对较低的电容，满足电路的电参数要求，过压保护效果好。还由于设计成圆形结构，可合理排版重复，增加它在圆形硅片上的有效使用面积。
附图说明
图1低电容半导体过压保护器芯片正面结构示意图；
图2图1的A-A剖面结构示意图。
图中，1、1’一短路点；2、2’一发射区；3、3’一刻蚀槽；4、4’一金属层；5、5’一基区；6一硅片衬底中间层；7、7’一玻璃钝化层。
具体实施方式
从图1图2可见，一种低电容半导体过压保护器芯片，呈圆形，芯片包括N硅片衬底中间层6，所述N硅片衬底中间层6上下两侧表面，分别具有“基区5、发射区2、短路点1”和“基区5′、发射区2′、短路点1′”，上下两组部件相互连接且呈对称设置，圆形芯片的上下圆形表面周边分别置有刻蚀槽3和3’，刻蚀槽3的内侧壁置有玻璃钝化层7，短路点1、发射区2和基区5表面置有金属层4。刻蚀槽3’的内侧壁置有玻璃钝化层7’，短路点1’、发射区2’和基区5’表面置有金属层4’。
低电容半导体过压保护器圆形芯片的制作工艺是：选择非抛光N型硅片衬底，其电阻率大约4欧姆-厘米左右，双面进行硼扩散形成基区5和5’和硅片衬底中间层6，表面杂质浓度(1～2)×1018/cm3，硼扩散层的方块电阻为40欧姆/口，然后双面进行磷扩散形成发射区2和2’，之后在刻蚀槽3和3’的内侧玻璃钝化形成钝化玻璃层7和7’。当完成双面金属层布线后，即完成低电容半导体过压保护器芯片的制作(本实施例：芯片尺寸φ1.8mm)。
本发明还提供了两种形状半导体过压保护器芯片的比较：第一种是采用传统的工艺制作的方形过压保护器芯片，型号为P3100B，第二种为根据本发明设计并制作的圆形的过压保护器芯片，型号为P3100Y，重点比较在同样的三英寸的硅片上制得的芯片数量和芯片的电容。
两种过压保护器芯片特性比较
注1：半导体过压保护器芯片的电容(断态电容)是在偏置电压2V，频率IMHz情况下测试的。
从上表可以看出圆形的芯片设计不仅能增加硅片上芯片产品的数量，而且能有效的降低芯片产品的电容。
Claims (1)
1、一种低电容半导体过压保护器芯片，包括N硅片衬底中间层(6)，所述N硅片衬底中间层(6)上下两侧表面，分别具有“基区(5)、发射区(2)、短路点(1)”和“基区(5′)、发射区(2′)、短路点(1′)”，上下两组部件相互连接且呈对称设置，其特征在于：芯片呈圆形，圆形芯片的上下表面周边置有刻蚀槽(3)，所述刻蚀槽(3)的内侧壁置有玻璃钝化层(7)，所述短路点(1)、发射区(2)和基区(5)表面置有金属层(4)。
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