雙向開關(guān)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開內(nèi)容總體上涉及電子部件，并且更具體地針對在半導(dǎo)體襯底之內(nèi)和之上形成單片式雙向開關(guān)。
【背景技術(shù)】
[0002]最常規(guī)的雙向開關(guān)是三端雙向可控硅開關(guān)元件(triac)。三端雙向可控硅開關(guān)元件對應(yīng)于兩個晶閘管的反并聯(lián)聯(lián)結(jié)。其可以直接連接到例如主電網(wǎng)的交流電(A.C.)網(wǎng)絡(luò)中。常規(guī)三端雙向可控硅開關(guān)元件的柵極對應(yīng)于形成其的這兩個晶閘管中的至少一個的陰極柵極，并且參考定位在該三端雙向可控硅開關(guān)元件的正表面(即，包括該柵極電極的表面)上的主電極(或者功率傳導(dǎo)電極)、定位在該三端雙向可控硅開關(guān)元件的另一表面或者背表面上的主電極(或者功率傳導(dǎo)電極)，接收功率信號。
[0003]在美國專利N0.6，034，381、N0.6，593，600、N0.6，380，565 和 N0.6，818，927 (通過參考并入)中描述的類型的雙向開關(guān)將在下文更詳細地描述，該類型的雙向開關(guān)通過在定位于部件的正表面上的柵極電極與定位于部件的相對表面或背表面上的主電極之間施加電壓而被觸發(fā)。
[0004]圖1不出了這種雙向開關(guān)的等效電路圖。開關(guān)控制電極G連接至雙極晶體管T的發(fā)射極，該雙極晶體管τ的集電極連接至在兩個主電極A1和A2之間反并聯(lián)設(shè)置的第一晶閘管Thl和第二晶閘管Th2的陽極柵極。電極A1連接至晶閘管Thl的陽極，并且連接至晶閘管Th2的陰極。電極A1也連接至晶體管T的基極。電極A2連接至晶閘管Th2的陽極，并且連接至晶閘管Thl的陰極。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本申請旨在于提供一種改進的方案以改善雙向開關(guān)的導(dǎo)通靈敏度對稱性。
[0006]—個實施例提供了一種雙向開關(guān)，其形成在包括正表面和背表面的第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體襯底中，包括:相鄰的第一晶閘管和第二晶閘管，反并聯(lián)地連接，在襯底的正表面與背表面之間垂直地延伸；第二導(dǎo)電類型的垂直外圍壁，將襯底的正表面連接至其背表面，并且圍繞晶閘管；以及第一導(dǎo)電類型的第一區(qū)域，具有大于半導(dǎo)體襯底的摻雜水平的摻雜水平，在正表面上，在襯底的將垂直外圍壁與晶閘管分隔開的環(huán)形區(qū)域中，第一區(qū)域具有環(huán)形帶的部分的形狀，部分地圍繞第一晶閘管，并且停止于在第一晶閘管和第二晶閘管之間的相鄰區(qū)域的位置處。
[0007]根據(jù)一個實施例，開關(guān)進一步包括:第一導(dǎo)電類型的第二區(qū)域，形成在與壁連接的第二導(dǎo)電類型的第一阱中，第二區(qū)域形成開關(guān)的柵極并且離第二晶閘管比離第一晶閘管更遠。
[0008]根據(jù)一個實施例，第二區(qū)域定位在第一晶閘管的與第二晶閘管相對的一側(cè)上。
[0009]根據(jù)一個實施例，第一區(qū)域的部分定位在第二區(qū)域與第一晶閘管之間。
[0010]根據(jù)一個實施例，第一阱與垂直壁鄰接。
[0011]根據(jù)一個實施例，第一區(qū)域覆蓋有未與開關(guān)的外部端子連接的金屬化層。
[0012]根據(jù)一個實施例，在正表面上、在襯底的環(huán)形區(qū)域中，開關(guān)進一步包括:第一導(dǎo)電類型的第三區(qū)域，具有大于襯底的摻雜水平的摻雜水平，第三區(qū)域具有環(huán)形帶的部分的形狀，部分地圍繞第二晶閘管并且停止于在第一晶閘管和第二晶閘管之間的相鄰區(qū)域的位置處，并且第三區(qū)域和第一區(qū)域分隔開。
[0013]根據(jù)一個實施例，第三區(qū)域覆蓋有未與開關(guān)的外部端子連接并且未與第一區(qū)域連接的金屬化層。
[0014]根據(jù)一個實施例，在背表面上，開關(guān)包括:第二導(dǎo)電類型的層、以及形成在所述層中并且在開關(guān)的該表面的第一部分之上延伸的第一導(dǎo)電類型的第四區(qū)域，所述層通過開關(guān)的外圍壁連接至正表面；在正表面上，開關(guān)包括:第二導(dǎo)電類型的第二阱，通過襯底的環(huán)形區(qū)域而與壁分隔開；以及第一導(dǎo)電類型的第五區(qū)域，形成在第二阱中，并且在開關(guān)的該表面的基本上與第一部分互補的第二部分之上延伸，第一區(qū)域的端部在頂視圖中定位在離第四區(qū)域與離第五區(qū)域基本上相同的距離處。
[0015]根據(jù)一個實施例，開關(guān)進一步包括:第一金屬化層，覆蓋第四區(qū)域處的背表面以及所述層處的背表面；以及第二金屬化層，覆蓋第五區(qū)域處的正表面以及第二阱處的正表面。
[0016]根據(jù)一個實施例，第一導(dǎo)電類型和第二導(dǎo)電類型分別是類型N和類型P。
[0017]根據(jù)一個實施例，第一區(qū)域是U形的或C形的。
[0018]另一實施例提供了一種雙向開關(guān)，包括:半導(dǎo)體襯底，具有正表面和背表面；第一導(dǎo)電類型的第一區(qū)域，在所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)；第二導(dǎo)電類型的外圍壁，從所述半導(dǎo)體襯底的所述正表面延伸至所述背表面，并且圍繞所述第一區(qū)域；所述第二導(dǎo)電類型的層，沿著所述背表面延伸并且連接至所述外圍壁；所述第二導(dǎo)電類型的第二區(qū)域，被包含在所述第一區(qū)域內(nèi)，并且限定將所述外圍壁與所述第二區(qū)域分隔開的環(huán)形部分；所述第一導(dǎo)電類型的第三區(qū)域，被包含在所述第二區(qū)域內(nèi)；所述第一導(dǎo)電類型的第四區(qū)域，被包含在所述外圍壁內(nèi)；所述第一導(dǎo)電類型的第五區(qū)域，被包含在所述層內(nèi)；以及所述第一導(dǎo)電類型的第一部分區(qū)域，具有大于所述半導(dǎo)體襯底的摻雜水平的摻雜水平，在所述正表面上，在所述環(huán)形部分中，所述第一部分區(qū)域成形為僅部分地圍繞所述第一區(qū)域。
[0019]根據(jù)一個實施例，在所述正表面上、在所述環(huán)形區(qū)域中，進一步包括:所述第一導(dǎo)電類型的第二部分區(qū)域，具有大于所述半導(dǎo)體襯底的摻雜水平的摻雜水平，所述第二部分區(qū)域成形為僅僅部分地圍繞所述第一區(qū)域，所述第二部分區(qū)域通過在所述環(huán)形部分內(nèi)的部分而與所述第一部分區(qū)域分隔開。
[0020]根據(jù)一個實施例，所述第一部分區(qū)域是U形的。
[0021]根據(jù)一個實施例，所述第一部分區(qū)域是C形的。
[0022]根據(jù)一個實施例，所述第二區(qū)域在平面圖中形狀為矩形，所述矩形具有相對的第一側(cè)和第二側(cè)并且具有相對的第三側(cè)和第四側(cè)，其中所述第一部分區(qū)域沿著所述第一側(cè)并且部分地沿著所述第三側(cè)和所述第四側(cè)兩者延伸。
[0023]根據(jù)一個實施例，在所述正表面上、在所述環(huán)形部分中，進一步包括:所述第一導(dǎo)電類型的第二部分區(qū)域，具有大于所述半導(dǎo)體襯底的摻雜水平的摻雜水平，所述第二部分區(qū)域成形為僅部分地圍繞所述第一區(qū)域，所述第二部分區(qū)域通過在所述環(huán)形部分內(nèi)的部分而與所述第一部分區(qū)域分隔開。
[0024]根據(jù)一個實施例，所述第二部分區(qū)域沿著所述第二側(cè)延伸并且部分地沿著所述第三側(cè)和所述第四側(cè)兩者延伸。
[0025]根據(jù)本申請的方案，能夠提供更優(yōu)的導(dǎo)通靈敏度對稱性。
【附圖說明】
[0026]上述以及其他特征和優(yōu)點，將結(jié)合附圖在以下對特定實施例的非限制性說明中論述，其中:
[0027]上述的圖1是雙向開關(guān)的一個示例的電路圖；
[0028]圖2A和圖2B分別是雙向開關(guān)的一個不例的簡化截面圖和簡化頂視圖；
[0029]圖3是雙向開關(guān)的一個實施例的簡化頂視圖；
[0030]圖4是圖3的雙向開關(guān)的一個備選實施例的簡化頂視圖。
【具體實施方式】
[0031]為了清楚起見，在各個附圖中相同的元件被標示有相同的附圖標記，并且進一步地，按照在集成電路表示中的慣例，各個附圖并未按比例繪制。進一步地，在以下說明中，除非另外指示，否則術(shù)語“大致”、“基本上”、“大約”和“在……數(shù)量級”是指“在20%之內(nèi)”，并且指示方向的術(shù)語，諸如“橫向”、“上”、“下”、“頂”、“垂直”等，適用于如在圖2A的截面圖中圖示的那樣布置的器件，應(yīng)理解，在實踐中該器件可以具有不同的方向。
[0032]圖2A和圖2B分別為參照圖1描述的類型的雙向開關(guān)的單片式實施例的簡化截面圖和簡化頂視圖。圖2A是沿著圖2B的平面A-A的截面圖。為了簡化，圖2A的電極和鈍化層未在圖2B的頂視圖中示出。晶體管T形成在附圖的右手部。晶閘管Thl和Th2為垂直晶閘管，在本示例中相鄰，分別定位在附圖的中央和左方。
[0033]圖2A和圖2B的結(jié)構(gòu)形成自N型摻雜的半導(dǎo)體襯底101，例如硅襯底。晶閘管Thl的陽極對應(yīng)于形成在襯底101的下表面或背表面?zhèn)鹊腜型摻雜的層103。在本示例中，層103基本上在襯底的整個表面之上延伸。晶閘管Thl的陰極對應(yīng)于N型摻雜的區(qū)域105，該區(qū)域105在襯底的上表面或正表面?zhèn)壬闲纬稍谛纬捎谡砻鎮(zhèn)鹊腜型摻雜的阱107中。在本示例中，晶閘管Thl的陰極區(qū)域105占據(jù)了阱107的表面的僅僅部分，而晶閘管Th2的陽極對應(yīng)于阱107的另一部分。晶閘管Th2的陰極對應(yīng)于N型摻雜的區(qū)域109，該區(qū)域109在層