[實用新型]雙向開關(guān)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201520541203.1
• 申請日: 2015-07-23
• 公開（公告）號: CN204966496U
• 公開（公告）日: 2016-01-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: S·蒙納德;D·阿利
• 申請（專利權(quán)）人: 意法半導體(圖爾)公司
• 主分類號: H01L27/08
• 分類號: H01L27/08;H01L29/06
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所 11256
• 代理人: 王茂華;董典紅

技術(shù)領(lǐng)域

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體襯底之內(nèi)和之上形成單片式雙向開關(guān)。

背景技術(shù)

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(或者功率傳導電極)，接收功率信號。

在美國專利No.6,034,381、No.6,593,600、No.6,380,565和No.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)。

圖1示出了這種雙向開關(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T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Th1和第二晶閘管Th2的陽極柵極。電極A1連接至晶閘管Th1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Th1的陰極。

實用新型內(nèi)容

本申請的目的在于提供一種能夠改進雙向開關(guān)的控制靈敏度的方案。

一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電類型的半導體襯底之內(nèi)和之上，包括：第一主垂直晶閘管，具有第二導電類型的背表面層；第二主垂直晶閘管，具有第一導電類型的背表面層；第三輔助垂直晶閘管，具有與第一主垂直晶閘管的背表面層相同的第二導電類型的背表面層；第二導電類型的外圍區(qū)域，圍繞第一主垂直晶閘管、第二主垂直晶閘管和第三輔助垂直晶閘管，并且將第三輔助垂直晶閘管的背表面層連接至定位在襯底的另一側(cè)上的該晶閘管的第二導電類型的中間層；第一金屬化層(metallization)，連接第一主垂直晶閘管和第二主垂直晶閘管的背表面；以及具有絕緣功能的結(jié)構(gòu)，定位在第三輔助垂直晶閘管的背表面層和第一金屬化層之間，并且在第一主垂直晶閘管的外圍的部分下方延伸，所述結(jié)構(gòu)包括：由絕緣材料制成的第一區(qū)域，覆蓋襯底的背表面；以及由第一導電類型的半導體材料制成的第二區(qū)域，占據(jù)與由第一區(qū)域所占據(jù)的面積基本上互補的面積。

根據(jù)一個實施例，第一主垂直晶閘管和第三輔助垂直晶閘管的背表面層形成在第二導電類型的相同的層中，該層基本上在開關(guān)的整個表面之上延伸，并且第一金屬化層基本上在開關(guān)的整個背表面之上延伸。

根據(jù)一個實施例，第一主垂直晶閘管和第二主垂直晶閘管相鄰，并且第三輔助垂直晶閘管定位在第一主垂直晶閘管的與第二主垂直晶閘管相對的一側(cè)上。

根據(jù)一個實施例，絕緣結(jié)構(gòu)在定位于沿著第一主垂直晶閘管和第二主垂直晶閘管之間的相鄰邊緣行進的線的與第二主垂直晶閘管相對的一側(cè)上的、開關(guān)的整個表面下方延伸。

根據(jù)一個實施例，在底視圖中絕緣結(jié)構(gòu)在第一主垂直晶閘管的周圍延伸，除了第一主垂直晶閘管的與第二主垂直晶閘管相鄰的邊緣的位置處之外。

根據(jù)一個實施例，絕緣結(jié)構(gòu)的第一區(qū)域在第三輔助垂直晶閘管下方延伸，而絕緣結(jié)構(gòu)的第二區(qū)域從在第一主垂直晶閘管和第二主垂直晶閘管之間的相鄰邊緣一直延伸到第一區(qū)域。

根據(jù)一個實施例，絕緣結(jié)構(gòu)的第二區(qū)域的厚度小于第二主垂直晶閘管的背表面層的厚度。

根據(jù)一個實施例，第一主垂直晶閘管具有第一導電類型的正表面層；第二主垂直晶閘管具有第二導電類型的正表面層；并且第三輔助垂直晶閘管具有第一導電類型的正表面層，開關(guān)進一步包括：第二金屬化層，連接第一主垂直晶閘管和第二主垂直晶閘管的正表面層；以及第三金屬化層，覆蓋第三輔助垂直晶閘管的正表面層。

根據(jù)一個實施例，在頂視圖中開關(guān)具有總體上為矩形的形狀，并且第二主垂直晶閘管、第一主垂直晶閘管和第三輔助垂直晶閘管沿著開關(guān)的長度對齊。

根據(jù)一個實施例，在頂視圖中開關(guān)具有總體上為正方形的形狀，并且第二主垂直晶閘管、第一主垂直晶閘管和第三輔助垂直晶閘管沿著開關(guān)的對角線對齊。

根據(jù)本申請的方案，能夠顯著地改進雙向開關(guān)的控制靈敏度。

附圖說明

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：