[0043] 为了能够更清楚地理解本发明的具体技术方案、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。
[0044] 在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“横向”、“纵向”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0045] 如图1所示，本发明公开了一种双向防护芯片1，其包括：第一导电类型的衬底10，形成在所述衬底10的上表面的第一导电类型的第一外延层20，自所述第一外延层20的上表面向下形成的第一导电类型的第一注入区21，且所述第一注入区21的离子浓度大于所述第一外延层20的离子浓度，形成在所述第一外延层20和所述第一注入区21的上表面交界处的第一导电类型的至少一个第二外延层31，形成在所述第二外延层31的上表面的第二导电类型的第三外延层43，形成在所述第一注入区21的上表面且与所述第二外延层31间隔设置的第二导电类型的第四外延层60，形成在所述第一外延层20、所述第三外延层43、所述第四外延层60和所述第一注入区21的上表面的绝缘层50，形成在所述第三外延层43上的第一金属层42，形成在所述第四外延层60上的第二金属层62。
[0046] 在上述实施方式中，如图2所示，当所述第一导电类型为P型导电类型，所述第一金属层42接电源的正极，所述第二金属层62接电源的负极时(其中电源上的电压小于击穿电压)，电流从第一金属层42流入第三外延层43，因第三外延层43与所述第二外延层31形成反向PN结，相当于图2中的第一二极管70，而使电流截止；当所述第二金属层30接电源的正极时，电流从第二金属层30流入第四外延层60，因第四外延层60与所述第一注入区21形成反向PN结，相当于第三二极管90，而使电流截止，从而实现双向电压保护。本双向防护芯片1不用外连接其他器件，而能实现双向电压保护，且其结构简单，从而减小了体积。另外，如图1所示，为了降低本双向防护芯片1的寄生电容，所述第二外延层31设置有两个，两个第二外延层31的上表面上均设置有所述的第三外延层43，为了节省体积，所述第四外延层60设置在两个第二外延层31之间，另外一个第二外延层31与第三外延层43形成反向PN结，相当于图2中的第二二极管80。其中，所述第一金属层42和所述第二金属层62降低了本双向防护芯片1的电阻和能提高散热率，所述绝缘层50能防止漏电。所述第一注入区21的离子浓度大于所述第一外延层20的离子浓度，可防止电流流入第一外延层20。
[0047] 当所述第一导电类型为N型导电类型，所述第一金属层42接电源的正极，所述第二金属层62接电源的负极时(其中电源上的电压小于击穿电压)，电流从第一金属层42流入第三外延层43，因第三外延层43与所述第二外延层31形成正向PN结，电流流入所述第二外延层31，再流入所述第一注入区21，因所述第一注入区21与所述第四外延层形成反向PN结，而导致电流截止；当所述第二金属层30接电源的正极时，电流从第二金属层62流入第四外延层60，因第四外延层60与所述第一注入区21形成正向PN结，电流流入第一注入区21，再流入导电类型相同的所述第二外延层31，因所述第二外延层31与所述第三外延层43形成反向的PN接，而使电流截止，从而实现双向电压保护。
[0048] 另外，如果本双向防护芯片1所接的电压大于击穿电压时，电压就会击穿各外延层之间形成的反向PN结，使所述第一金属层42和所述第二金属层62连通,而形成一导通的放电器件，从而避免整个双向防护芯片1被击坏。
[0049] 在另一种优选的实施方式中，所述双向防护芯片1还包括自所述第三外延层43的上表面向下形成的第二导电类型的第二注入区41，所述第二注入区41与所述第一金属层42电连接。所述双向防护芯片1还包括自所述第四外延层60的上表面向下形成的第二导电类型的第三注入区61，所述第三注入区61与所述第二金属层62电连接。所述绝缘层50为氧化硅层或氮化硅层。所述双向防护芯片1还包括形成在所述第一金属层42上的第一电极，形成在所述第二金属层62上的第二电极。在该实施方式中，其他部件或连接关系同上述实施方式。
[0050] 在上述实施方式中，所述第二注入区41的离子浓度大于所述第三外延层43的离子浓度，可降低所述第三外延层43的电阻，也便于第一金属层42上的电流流入第三外延层43；同理，所述第三注入区41离子浓度大于所述第四外延层60的离子浓度，可降低所述第四外延层60的电阻，也便于第二金属层42上的电流流入第四外延层60；为了节省成本，所述绝缘层50为氧化硅层，为了使本芯片更稳固，所述绝缘层50为氮化硅层；为了使本双向防护芯片
1更容易与电路进行电连接，所述双向防护芯片1还包括形成在所述第一金属层42上的第一电极，形成在所述第二金属层62上的第二电极。
[0051] 本发明还公开了一种上述双向防护芯片1的制备方法，包括步骤：
[0052] S1、在第一导电类型的衬底10的上表面形成第一导电类型的第一外延层20，在所述第一外延层20的上表面形成第一导电类型的第二外延层31，在所述第二外延层31的上表面形成第二导电类型的电极外延层43；
[0053] 如图4所示，在上述步骤中，所述第一外延层20的电阻率大于所述第二外延层31的电阻率，这样可使所述第二外延层31的电流大于所述第一外延层20的电流，电流流向所述第二外延层31。
[0054] S2、通过刻蚀去除一部分的所述第二外延层31和所述电极外延层40，而形成至少一个所述第二外延层31和第三外延层43；
[0055] 如图5所示，在上述步骤中，为了使刻蚀的精度更高，可通过干法刻蚀去除一部分的所述第二外延层31和所述电极外延层40，具体为刻蚀掉所述第二外延层31和所述电极外延层40的两侧及中间的部分。
[0056] S3、在所述第一外延层20和所述第三外延层30的上表面形成一层绝缘层50；
[0057] 如图6所示，在上述步骤中，为了操作方便，可以通过热氧化在所述第一外延层20和所述第三外延层30的上表面形成一层氧化硅绝缘层50。
[0058] S4、通过刻蚀去除所述第一外延层20的上表面上的所述绝缘层50的中间部分，再从已去除绝缘层50的所述第一外延层20的上表面向下注入形成第一导电类型的第一注入区21，且所述第一注入区21的离子浓度大于所述第一外延层20的离子浓度；
[0059] 如图7所示，在上述步骤中，具体为：通过干法刻蚀刻蚀掉所述绝缘层50的中部，再从所述绝缘层50中间的所述第一外延层20的上表面向下注入形成第一导电类型的第一注入区21，为了减小所述第一注入区21的电阻率，所述第一注入区21的离子浓度大于所述第一外延层20的离子浓度。
[0060] S5、将所述第一注入区21横向延伸至所述第二外延层31的下表面；
[0061] 如图8所示，在上述步骤中，通过高温热退火处理使所述第一注入区21横向延伸至所述第二外延层31的下表面，其中可在氮气和氢气的混合气体的保护下在1200℃进行至少600分钟的热退火而横向延伸所述第一注入区21。
[0062] S6、在所述第一注入区21的上表面形成与所述绝缘层50连接的第二导电类型的第四外延层60；
[0063] 如图9所示，在上述步骤中，所述第四外延层60设置在所述绝缘层50的中间。
[0064] S7、在所述第四外延层60的上表面覆盖绝缘层50；
[0065] 如图10所示，在上述步骤中，可通过热氧化横向延伸所述绝缘层50至所述第四外延层60的上表面；
[0066] S8、在所述第三外延层30对应的绝缘层50上开设第一开口41，在与所述第四外延层60对应的绝缘层50上开设第二开口52；
[0067] 如图11所示，在上述步骤中，所述第一开口41和所述第二开口52均可以通过干法刻蚀形成。
[0068] S9、填充所述第一开口41形成与所述第三外延层30连接的第一金属层42，填充所述第二开口52形成与所述第四外延层60连接的第二金属层62；
[0069] 如图12所示，在上述步骤中，所述第一金属层42和所述第二金属层62的材质可为铝或铜，为了更好地连接外部电路，所述第一金属层42和所述第二金属层62均超出所述绝缘层50。
[0070] 综述，本双向防护芯片1通过多层外延层形成反向PN结结构，均通过外延的方式形成连接面，使芯片的缺陷少，漏电小，可靠性高。且其制备方法的难度低，减小了芯片的制造成本。
[0071] 以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中的描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
