本發(fā)明屬于二極管設(shè)計(jì)領(lǐng)域，涉及一種低壓低電容雙向瞬態(tài)抑制二極管。

背景技術(shù)：

1、隨著通訊信號(hào)傳輸速度越來越快，要求低壓保護(hù)的瞬態(tài)抑制二極管電容越來越低，普通低壓瞬態(tài)抑制二極管越來越不滿足使用要求。目前，低電容瞬態(tài)抑制二極管解決方案是在穩(wěn)壓二極管電路共陰或者共陽串聯(lián)一個(gè)低電容普通二極管，根據(jù)串聯(lián)電容的關(guān)系，總電容主要取決于普通二極管的電容，從而實(shí)現(xiàn)減小電容的目的。雙向瞬態(tài)抑制二極管需要2路共4個(gè)二極管相連而成。目前市場大多數(shù)雙向低電容瞬態(tài)抑制二極管是將4個(gè)分立的穩(wěn)壓二極管和普通低電容二極管通過引線鍵合和焊接方式串并聯(lián)封裝在一個(gè)管殼，這不僅增加封裝技術(shù)難度，而且增加了串聯(lián)之間的引線電阻。最近有專利報(bào)道，將這4個(gè)二極管通過芯片工藝集成在一個(gè)芯片中，雖然簡化了封裝工藝，但雙向瞬態(tài)抑制二極管管芯制造工藝中有兩次外延工藝和多次摻雜工藝，大大增加工藝復(fù)雜度，不利于批量生產(chǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種低壓低電容雙向瞬態(tài)抑制二極管，采用簡單npn雙極工藝和pnp雙極工藝分別實(shí)現(xiàn)2路穩(wěn)壓二極管和普通二極管的集成制造，通過常規(guī)的雙芯片陶封封裝工藝來提供一種低壓低電容雙向瞬態(tài)抑制二極管。

2、本發(fā)明解決技術(shù)的方案是：

3、一種低壓低電容雙向瞬態(tài)抑制二極管，包括n+np+n+結(jié)構(gòu)瞬態(tài)抑制二極管管芯、p+pn+p+結(jié)構(gòu)瞬態(tài)抑制二極管管芯、陶瓷管殼、引線、壓點(diǎn)、粘片區(qū)、第一管殼引腳、第二管殼引腳和蓋板；

4、其中，陶瓷管殼為中空長方體結(jié)構(gòu)；陶瓷管殼的頂端設(shè)置有開口；陶瓷管殼的內(nèi)腔底部上表面設(shè)置有粘片區(qū)；n+np+n+結(jié)構(gòu)瞬態(tài)抑制二極管管芯和p+pn+p+結(jié)構(gòu)瞬態(tài)抑制二極管管芯的底部電極共晶焊在粘片區(qū)上；壓點(diǎn)設(shè)置在陶瓷管殼的內(nèi)腔底部上表面；n+np+n+結(jié)構(gòu)瞬態(tài)抑制二極管管芯的頂部、p+pn+p+結(jié)構(gòu)瞬態(tài)抑制二極管管芯的頂部分別通過引線與壓點(diǎn)的頂部鍵合；蓋板蓋在陶瓷管殼頂端的開口處；第一管殼引腳與壓點(diǎn)相連后，從陶瓷管殼的下表面伸出；第二管殼引腳與粘片區(qū)相連后，從陶瓷管殼的下表面伸出；第一管殼引腳與第二管殼引腳之間由n+np+n+結(jié)構(gòu)瞬態(tài)抑制二極管管芯、p+pn+p+結(jié)構(gòu)瞬態(tài)抑制二極管管芯構(gòu)成了正負(fù)瞬態(tài)脈沖電流泄放通道。

5、在上述的一種低壓低電容雙向瞬態(tài)抑制二極管，所述電極共晶焊的工藝溫度為300℃±5℃，真空度小于0.5mbar，時(shí)間為1-2min；所述引線為直徑32μm的硅鋁絲；蓋板通過熔封工藝或者平行縫焊對(duì)陶瓷管殼進(jìn)行封帽，蓋板的材料為表面鍍金的可伐合金。

6、在上述的一種低壓低電容雙向瞬態(tài)抑制二極管，所述n+np+n+結(jié)構(gòu)瞬態(tài)抑制二極管管芯制作方法為：

7、采用n型外延層上通過硼摻雜形成p+基區(qū)；在p+基區(qū)層上摻雜濃磷形成n+制成；

8、其中，n型外延層包括襯底和外延層；外延層位于襯底的外表面；

9、襯底的材料參數(shù)為：n<111>/摻砷，電阻率小于0.005ω·cm，厚度450±5μm；

10、外延層的材料參數(shù)為：摻磷，電阻率為50-300ω·cm，厚度為8-10μm。

11、在上述的一種低壓低電容雙向瞬態(tài)抑制二極管，所述p+基區(qū)層采用硼離子注入工藝形成，注入窗口為250μm×250μm，注入能量為40kev，注入劑量為3～5e14/cm2，注入后退火工藝為1100℃，30min。

12、在上述的一種低壓低電容雙向瞬態(tài)抑制二極管，所述p+基區(qū)層上濃磷n+區(qū)采用磷離子注入工藝形成，注入窗口為200μm×200μm，注入能量為30kev，注入劑量為2e16/cm2，注入后退火工藝為950℃，30min。

13、在上述的一種低壓低電容雙向瞬態(tài)抑制二極管，所述n+np+n+結(jié)構(gòu)瞬態(tài)抑制二極管管芯正面金屬層為鋁金屬，厚度為2μm±0.2μm；金屬上鈍化層為sio2，厚度大于800nm；減薄到250μm±10μm后進(jìn)行背面金屬化，n+np+n+結(jié)構(gòu)瞬態(tài)抑制二極管管芯背面金屬層為au，厚度大于200nm。

14、在上述的一種低壓低電容雙向瞬態(tài)抑制二極管，所述p+pn+p+結(jié)構(gòu)瞬態(tài)抑制二極管管芯的制作方法為：

15、采用p型外延層上通過磷摻雜形成n+基區(qū)，再在n+基區(qū)層上摻雜濃硼形成p+制成。

16、在上述的一種低壓低電容雙向瞬態(tài)抑制二極管，所述p型外延層包括襯底和外延層；外延層位于襯底的外表面；

17、襯底的材料參數(shù)為：<111>/摻硼，電阻率小于0.004ω.cm，厚度450±5μm；

18、外延層的材料參數(shù)為：摻硼，電阻率為50-300ω·cm，厚度為8-10μm。

19、在上述的一種低壓低電容雙向瞬態(tài)抑制二極管，所述n+基區(qū)采用磷離子注入工藝形成，注入窗口為250μm×250μm，注入能量為60kev，注入劑量為1～2e14/cm2，注入后退火工藝為1000℃，30min；

20、n+基區(qū)層上濃硼n+區(qū)采用硼離子注入工藝形成，注入窗口為200μm×200μm，注入能量為40kev，注入劑量為1e16/cm2，注入后快速退火工藝為1180℃，10s。

21、在上述的一種低壓低電容雙向瞬態(tài)抑制二極管，所述p+pn+p+結(jié)構(gòu)瞬態(tài)抑制二極管管芯正面金屬層為鋁金屬，厚度為2μm±0.2μm；金屬上鈍化層為sio2，厚度大于800nm；p+pn+p+結(jié)構(gòu)瞬態(tài)抑制二極管管芯減薄到250μm±10μm后進(jìn)行背面金屬化，背面金屬層為au，厚度大于200nm。

22、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是：

23、(1)本發(fā)明通過采用npn雙極工藝和pnp雙極工藝分別實(shí)現(xiàn)了2路不同瞬態(tài)電流的泄放通道；

24、(2)本發(fā)明不僅簡化了瞬態(tài)抑制二極管管芯的制造工藝，提高了每路的穩(wěn)壓二極管和普通低電容二極管的集成度，而且還簡化了整體封裝工藝，使產(chǎn)品更加容易實(shí)現(xiàn)批量化生產(chǎn)，減小了生產(chǎn)成本；

25、(3)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)當(dāng)管殼引線鍵合壓點(diǎn)出現(xiàn)正瞬態(tài)電流脈沖時(shí)，n+np+n+結(jié)構(gòu)瞬態(tài)抑制二極管管芯的穩(wěn)壓二極管反向擊穿后瞬態(tài)電流正向流過低電容普通二極管加以泄放；當(dāng)管殼引線鍵合壓點(diǎn)出現(xiàn)負(fù)瞬態(tài)電流脈沖時(shí)，瞬態(tài)電流正向通過p+pn+p+結(jié)構(gòu)瞬態(tài)抑制二極管管芯的低電容普通二極管后，通過穩(wěn)壓二極管反向擊穿后泄放,從而實(shí)現(xiàn)了雙向抑制瞬態(tài)電壓的目的。

技術(shù)特征：

1.一種低壓低電容雙向瞬態(tài)抑制二極管，其特征在于：包括n+np+n+結(jié)構(gòu)瞬態(tài)抑制二極管管芯(1)、p+pn+p+結(jié)構(gòu)瞬態(tài)抑制二極管管芯(2)、陶瓷管殼(3)、引線(4)、壓點(diǎn)(5)、粘片區(qū)(6)、第一管殼引腳(7)、第二管殼引腳(8)和蓋板(9)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低壓低電容雙向瞬態(tài)抑制二極管，其特征在于：所述電極共晶焊的工藝溫度為300℃±5℃，真空度小于0.5mbar，時(shí)間為1-2min；所述引線(4)為直徑32μm的硅鋁絲；蓋板(9)通過熔封工藝或者平行縫焊對(duì)陶瓷管殼(3)進(jìn)行封帽，蓋板(9)的材料為表面鍍金的可伐合金。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低壓低電容雙向瞬態(tài)抑制二極管，其特征在于：所述n+np+n+結(jié)構(gòu)瞬態(tài)抑制二極管管芯(1)制作方法為：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種低壓低電容雙向瞬態(tài)抑制二極管，其特征在于：所述p+基區(qū)層采用硼離子注入工藝形成，注入窗口為250μm×250μm，注入能量為40kev，注入劑量為3～5e14/cm2，注入后退火工藝為1100℃，30min。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種低壓低電容雙向瞬態(tài)抑制二極管，其特征在于：所述p+基區(qū)層上濃磷n+區(qū)采用磷離子注入工藝形成，注入窗口為200μm×200μm，注入能量為30kev，注入劑量為2e16/cm2，注入后退火工藝為950℃，30min。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種低壓低電容雙向瞬態(tài)抑制二極管，其特征在于：所述n+np+n+結(jié)構(gòu)瞬態(tài)抑制二極管管芯(1)正面金屬層為鋁金屬，厚度為2μm±0.2μm；金屬上鈍化層為sio2，厚度大于800nm；芯片減薄到250μm±10μm后進(jìn)行背面金屬化，n+np+n+結(jié)構(gòu)瞬態(tài)抑制二極管管芯(1)背面金屬層為au，厚度大于200nm。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低壓低電容雙向瞬態(tài)抑制二極管，其特征在于：所述p+pn+p+結(jié)構(gòu)瞬態(tài)抑制二極管管芯(2)的制作方法為：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種低壓低電容雙向瞬態(tài)抑制二極管，其特征在于：所述p型外延層包括襯底和外延層；外延層位于襯底的外表面；

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種低壓低電容雙向瞬態(tài)抑制二極管，其特征在于：所述n+基區(qū)采用磷離子注入工藝形成，注入窗口為250μm×250μm，注入能量為60kev，注入劑量為1～2e14/cm2，注入后退火工藝為1000℃，30min；

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種低壓低電容雙向瞬態(tài)抑制二極管，其特征在于：所述p+pn+p+結(jié)構(gòu)瞬態(tài)抑制二極管管芯(2)正面金屬層為鋁金屬，厚度為2μm±0.2μm；金屬上鈍化層為sio2，厚度大于800nm；p+pn+p+結(jié)構(gòu)瞬態(tài)抑制二極管管芯(2)減薄到250μm±10μm后進(jìn)行背面金屬化，背面金屬層為au，厚度大于200nm。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種低壓低電容雙向瞬態(tài)抑制二極管，屬于二極管設(shè)計(jì)領(lǐng)域；陶瓷管殼的內(nèi)腔底部上表面設(shè)置有粘片區(qū)；N+NP+N+結(jié)構(gòu)瞬態(tài)抑制二極管管芯和P+PN+P+結(jié)構(gòu)瞬態(tài)抑制二極管管芯的底部電極共晶焊在粘片區(qū)上；壓點(diǎn)設(shè)置在陶瓷管殼的內(nèi)腔底部上表面；N+NP+N+結(jié)構(gòu)瞬態(tài)抑制二極管管芯的頂部、P+PN+P+結(jié)構(gòu)瞬態(tài)抑制二極管管芯的頂部分別通過引線與壓點(diǎn)的頂部鍵合；第一管殼引腳與壓點(diǎn)相連后，從陶瓷管殼的下表面伸出；第二管殼引腳與粘片區(qū)相連后，從陶瓷管殼的下表面伸出；本發(fā)明采用簡單NPN雙極工藝和PNP雙極工藝分別實(shí)現(xiàn)2路穩(wěn)壓二極管和普通二極管的集成制造，通過常規(guī)的雙芯片陶封封裝工藝來提供一種低壓低電容雙向瞬態(tài)抑制二極管。

技術(shù)研發(fā)人員：楊小兵,孫金池,劉學(xué)明,郭丙浩,殷麗,王強(qiáng)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京微電子技術(shù)研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9