本发明属于微电子制作工艺领域，具体为一种pn结周围抗电磁脉冲保护环及其制造方法。
背景技术：
目前，半导体分立器件对强电磁脉冲的防护主要采用金属屏蔽的方法，该方法生产工艺过程复杂，控制难度较大；同时由于金属材料之间的相互影响导致器件的长期可靠性降低。
半导体分立器件在电磁脉冲冲击下会出现损伤，其损伤模式有：开路、短路、晶体管增益下降等，而损伤机理主要为热烧蚀及电击穿。目前，通常通过增大pn结周面积或结深来提高抗电磁冲击能力。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服半导体分立器件在电磁脉冲冲击下会出现损伤的缺点，提供一种pn结周围抗电磁脉冲保护环及其制造方法。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种pn结周围抗电磁脉冲保护环，保护环的结深大于pn结结深。
进一步的，保护环由ⅲa族元素进行杂质扩散得到。
一种pn结周围抗电磁脉冲保护环的制造方法，包括以下步骤：
1)对硅材料进行氧化，按照设计版图进行保护环光刻；
2)在光刻区域注入ⅲa族元素进行掺杂；
元素的掺杂浓度为1×1016～5×1016cm-3；
3)在1150～1180℃下进行杂质扩散形成初始保护环；
4)注入p区，在p区注入后，再次注入元素进行掺杂；
在1100～1150℃使掺杂元素进行二次扩散，通过二次扩散形成的保护环；保护环结深大于pn结结深。
进一步的，初始保护环结深等于pn结结深。
进一步的，步骤2)和步骤4)中注入元素为硼元素。
进一步的，步骤2)和步骤4)中注入元素为铟元素。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明的pn结周围抗电磁脉冲保护环，保护环的结深大于pn结结深，通过在pn结外围设置保护环来提高抗电磁冲击能力，pn结周围的保护环可以增大pn结的曲率半径，pn结近似为一个平面结，使pn结的电流分布均匀，击穿电压提高，对强电流和强电压的抵抗能力增强，达到提高器件抗强电磁脉冲的目的；本发明的pn结周围抗电磁脉冲保护环，在提高pn结抗电磁冲击能力的同时减小了器件的尺寸。
本发明的pn结周围抗电磁脉冲保护环的制造方法，采用二次扩散，二次扩散时降低了扩散温度，从而降低了硅材料中缺陷的形成；另一方面，二次扩散改变了掺杂区的杂质浓度分布，使保护环表面杂质浓度提高，从而减小了器件表面漏电流；采用二次扩散，减小了保护环的横向扩散，提高了pn结的有效面积；通过调节pn结与保护环的间距调节抗电磁冲击能力，满足不同参数要求的tvs器件，适用范围广。
附图说明
图1为本发明制造的抗电磁脉冲保护环的结构示意图；
图2为双指数脉冲典型输出波形图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
pn结热烧蚀主要发生在边缘电流集中的区域，因此改善pn结形貌，减小器件的电流集边效应能有效的防止器件的热烧蚀现象的出现，从而提高器件的抗电磁脉冲能力；对于电击穿现象主要通过改善pn结的结面形貌使pn结击穿为平面结击穿，达到提高器件抗电击穿的能力。为提高器件的抗强电磁脉冲能力，满足空间电磁环境对半导体分立器件的使用要求。本发明通过采用二次扩散的方法在器件主结周围形成抗电磁脉冲保护环结构，一方面消除了pn结的电流集边效应，提高了器件的抗热烧蚀能力；另一方面也对pn结的结面形貌进行了整形，使pn结的击穿电压大幅提高，达到提高器件抗强电磁脉冲的目的。
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：采用此工艺方法完成了tvs器件的研制，研制器件通过了强电磁脉冲环境试验，具体如下：
1.强电流脉冲试验
研制器件按照强电磁脉冲试验的要求进行了电流脉冲试验，电流脉冲为双指数脉冲，典型波形如图2所示，电流注量达到120a；器件经过强电流脉冲后功能正常，器件的主要参数指标变换量很小，试验数据见表1：
表1强电流脉冲前后器件参数对比表
2.强电压脉冲试验
研制器件按照强电磁脉冲试验的要求进行了电压脉冲试验，电压脉冲为接触放电模式，电压冲击20次，每次间隔1秒，冲击电压为20kv。器件经过强电压脉冲后功能正常，器件的主要参数指标变换量很小，试验数据见表2：
表2强电压脉冲前后器件参数对比表
对未采用该工艺方法的常规tvs器件也进行了强电磁脉冲试验，器件的抗电流脉冲能力为30a，抗电压脉冲能力为4000v，对比可知采用此工艺方法器件的抗强电磁脉冲能力大幅提高，且性能稳定可靠。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。
1.一种pn结周围抗电磁脉冲保护环，其特征在于，所述保护环的结深大于pn结结深。
2.根据权利要求1所述的pn结周围抗电磁脉冲保护环，其特征在于，所述保护环由ⅲa元素进行杂质扩散得到。
3.一种pn结周围抗电磁脉冲保护环的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)对硅材料进行氧化，按照设计版图进行保护环光刻；
2)在光刻区域注入ⅲa族元素进行掺杂；
所述元素的掺杂浓度为1×1016～5×1016cm-3；
3)在1150～1180℃下进行杂质扩散形成初始保护环；
4)注入p区，在p区注入后，再次注入所述元素进行掺杂；
在1100～1150℃使掺杂元素进行二次扩散，通过二次扩散形成的保护环；所述保护环结深大于pn结结深。
4.根据权利要求3所述的pn结周围抗电磁脉冲保护环的制造方法，其特征在于，所述初始保护环结深等于pn结结深。
5.根据权利要求3所述的pn结周围抗电磁脉冲保护环的制造方法，其特征在于，步骤2)和步骤4)中注入元素为硼元素。
6.根据权利要求3所述的pn结周围抗电磁脉冲保护环的制造方法，其特征在于，步骤2)和步骤4)中注入元素为铟元素。
技术总结