CN202996841U - 一种晶闸型二极管芯片 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种晶闸型二极管芯片,属于半导体器件领域。包括长基区、阳极发射区、短基区和阴极发射区;阳极发射区、长基区、短基区和阴极发射区之间设有第一PN结、第二PN结和第三PN结;阳极发射区这一端形成阳极凸台,阴极发射区这一端形成阴极凸台,阳极凸台顶面分为对称的第一表面和第三表面,阴极凸台的顶面分为对称的第二表面和第四表面,其中第一表面和第三表面为阶梯状,其连接处形成阳极凸台顶面台阶,第二表面和第四表面也为阶梯状,连接处形成阴极凸台顶面台阶。上述晶闸型二极管芯片具有制造工艺简单、制造成本低、触发电流小、开关速度快等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种晶闸型二极管芯片,属于半导体器件领域。
背景技术
双向二极晶闸管是一种具有PNPN四层二端的半导体器件,常用于高压钠蒸汽灯、点火系统、脉冲发生器等电路中。现有技术中的双向二极晶闸管如图1和图2所示,包括长基区1-1,短基区1-2,阴极发射区1-3和阳极发射区1-4,其阴极发射结1-6为曲面结,因其双向对称特性,在每面均设有短路点或短路环1-5,短路点或短路环1-5的存在使得该器件扩散和光刻工艺相对复杂,器件击穿后存在负阻特性小、开关速度慢、触发电流大等缺陷。
有鉴于此,本发明人对此进行研究,专门开发出一种晶闸型二极管芯片,本案由此产生。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种制造触发电流小、开关速度快、工艺简单、制造成本低的晶闸型二极管芯片。
为了实现上述目的,本实用新型的解决方案是:
一种晶闸型二极管芯片,包括长基区、覆盖在长基区其中一个表面的阳极发射区、覆盖在长基区另一个表面的短基区、以及覆盖在短基区另一个表面的阴极发射区;其中,阳极发射区与长基区之间设有第一PN结,长基区和短基区之间设有第二PN结,短基区和阴极发射区之间设有第三PN结;所述晶闸型二极管芯片为台面型,阳极发射区这一端形成阳极凸台,阴极发射区这一端形成阴极凸台,第一PN结、第二PN结和第三PN结均暴露在上述凸台四周的侧壁上;阳极凸台顶面分为对称的第一表面和第三表面,阴极凸台的顶面分为对称的第二表面和第四表面,其中第一表面和第三表面为阶梯状,其连接处形成阳极凸台顶面台阶,第二表面和第四表面也为阶梯状,连接处形成阴极凸台顶面台阶。
上述阳极凸台和阴极凸台的顶面,包括顶面上两个表面的连接处,均覆盖有金属层,凸台四周的侧壁上还覆盖有玻璃钝化层。
上述第一表面和第三表面之间的高度差,与第二表面和第四表面之间的高度差一致,均为3~10μm,而且第一表面到第二表面的距离与第三表面到第四表面的距离一致。
上述阳极发射区、短基区和阴极发射区均为扩散形成,第一PN结、第二PN结和第三PN结均为平面结。
当给上述芯片的阳极发射区加正向偏置电压时,第一PN结和第三PN结正偏,第二PN结反偏,电压大部分落在第二PN结上,当外加电压大于第二PN结击穿电压时,第二PN结出现雪崩击穿,电流激增,因第一PN结和第三PN结对第二PN结有电流的注入,使芯片出现电流增大电压降低的负阻现象,当电压下降到雪崩倍增完全停止时,第二PN结也转为正偏,此时芯片可通过大电流进入导通区。
与现有技术相比,本实用新型具有如下有益效果:(一)因本实用新型所述二极管芯片阴极发射区无短路点或短路环,使第三PN结能够快速的为第二PN结注入电流,使芯片具有负阻特性大、触发电流小的特点;(二)是芯片采用PNPN四层三结双台面结构,工艺简单;(三)是阳极发射区、短基区和阴极发射区均采用扩散方式形成,所形成的三个PN结均为平面结,其制造成本较低。
以下结合附图及具体实施例对本实用新型做进一步详细描述。
附图说明
图1 现有技术中双向二极晶闸管芯片俯视图;
图2 为图1的A-A剖面结构示意图;
图3 为本实施例的晶闸型二极管芯片立体图;
图4为本实施例的晶闸型二极管芯片俯视图;
图5为图4的B-B剖面结构示意图。
标号说明:
图1-图2:长基区1-1;短基区1-2;阴极发射区1-3;阳极反射区1-4;短路环1-5;阴极发射结1-6;
图3-图5:长基区1;第一PN结11;第二PN结12;
阳极发射区2;
短基区3;第三PN结31;
阴极发射区4;
阳极凸台5;阳极凸台侧壁51;第一表面52;第三表面53;阳极凸台顶面台阶54;
阴极凸台6;阴极凸台侧壁61;第二表面62;第四表面63;阴极凸台顶面台阶64;
玻璃钝化层7;金属层8。
具体实施方式
实施例1
如图3-5所示,一种晶闸型二极管芯片,以长基区1所在的导电层为硅基片,在硅基片两个表面分别扩散形成阳极发射区2和短基区3,在短基区3的另一个表面的扩散形成阴极发射区4;阳极发射区2与长基区1之间设有第一PN结11,长基区1和短基区3之间设有第二PN结12,短基区3和阴极发射区4之间设有第三PN结31;其中,第一PN结11、第二PN结12和第三PN结31均为平面结。
所述晶闸型二极管芯片为台面型,阳极发射区2这一端形成阳极凸台5,阴极发射区4这一端形成阴极凸台6,第一PN结11、第二PN结12和第三PN结31均暴露在上述凸台四周的侧壁51和61上,凸台四周的侧壁51和61上覆盖有玻璃钝化层7。
所述阳极凸台5顶面分为形状和大小均对称的第一表面52和第三表面53,阴极凸台6的顶面也分为形状和大小均对称的第二表面62和第四表面63,其中第一表面52和第三表面53为阶梯状,其连接处形成阳极凸台顶面台阶54,第二表面62和第四表面63也为阶梯状,连接处形成阴极凸台顶面台阶64;上述凸台的顶面,包括顶面上两个表面的连接处均覆盖有金属层,金属层将第一表面52和第三表面53连为一体;也将第二表面62和第四表面63连为一体。
上述第一表面52和第三表面53之间的高度差,与第二表面62和第四表面63的高度差一致,均为3~10μm。在本实施例中,第一表面52和第三表面53之间的高度差为5μm, 第二表面62和第四表面63的高度差也为5μm。上述两个表面的高度差根据所采用的钝化工艺和金属化方式来确定,如果采用玻璃钝化和化学镀镍方式完成金属化,则第三PN结31不能太浅,一则需要考虑所采用研磨片的损伤层厚度,PN结深必须大于损伤层厚度,二则需要考虑镍烧结时金属镍不能扩散到PN结造成电性的影响,因此较深相对安全,但也不是越深越好,因为要蚀刻去除另外半边,PN结越深,需要蚀刻掉的越多,光刻工艺就相对难控制。
在本实施例中,上述长基区1为N型,阳极发射区2为高参杂P型,短基区3为高参杂P型,阴极发射区4为N型。
本实施例所述的晶闸型二极管芯片,所述芯片外形结构呈:先沿两凸台顶面台阶连接线左右翻转,再沿第一PN结11和第二PN结12之间的中心线上下翻转的对称结构。
实施例2
如图3-5所示,一种晶闸型二极管芯片,以长基区1所在的导电层为硅基片,在硅基片两个表面分别扩散形成阳极发射区2和短基区3,在短基区3的另一个表面的扩散形成阴极发射区4;阳极发射区2与长基区1之间设有第一PN结11,长基区1和短基区3之间设有第二PN结12,短基区3和阴极发射区4之间设有第三PN结31;其中,第一PN结11、第二PN结12和第三PN结31均为平面结。
所述晶闸型二极管芯片为台面型,阳极发射区2这一端形成阳极凸台5,阴极发射区4这一端形成阴极凸台6,第一PN结11、第二PN结12和第三PN结31均暴露在上述凸台四周的侧壁51和61上,凸台四周的侧壁51和61上覆盖有玻璃钝化层7。
所述阳极凸台5顶面分为形状和大小均对称的第一表面52和第三表面53,阴极凸台6的顶面也分为形状和大小均对称的第二表面62和第四表面63,其中第一表面52和第三表面53为阶梯状,其连接处形成阳极凸台顶面台阶54,第二表面62和第四表面63也为阶梯状,连接处形成阴极凸台顶面台阶64;上述凸台的顶面,包括顶面上两个表面的连接处均覆盖有金属层,金属层将第一表面52和第三表面53连为一体;也将第二表面62和第四表面63连为一体。
上述第一表面52和第三表面53之间的高度差,与第二表面62和第四表面63的高度差一致,均为3~10μm。在本实施例中,第一表面52和第三表面53之间的高度差为8μm, 第二表面62和第四表面63的高度差也为8μm。上述两个表面的高度差根据所采用的钝化工艺和金属化方式来确定,如果采用玻璃钝化和化学镀镍方式完成金属化,则第三PN结31不能太浅,一则需要考虑所采用研磨片的损伤层厚度,PN结深必须大于损伤层厚度,二则需要考虑镍烧结时金属镍不能扩散到PN结造成电性的影响,因此较深相对安全,但也不是越深越好,因为要蚀刻去除另外半边,PN结越深,需要蚀刻掉的越多,光刻工艺就相对难控制。
在本实施例中,上述长基区1为N型,阳极发射区2为高参杂P型,短基区3为高参杂P型,阴极发射区4为N型。
本实施例所述的晶闸型二极管芯片,所述芯片外形结构呈:先沿两凸台顶面台阶连接线左右翻转,再沿第一PN结11和第二PN结12之间的中心线上下翻转的对称结构。
上述实施例和图式并非限定本实用新型的产品形态和式样,任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰,皆应视为不脱离本实用新型的专利范畴。
Claims (6)
1.一种晶闸型二极管芯片,其特征在于:包括长基区、覆盖在长基区其中一个表面的阳极发射区、覆盖在长基区另一个表面的短基区、以及覆盖在短基区另一个表面的阴极发射区;其中,阳极发射区与长基区之间设有第一PN结,长基区和短基区之间设有第二PN结,短基区和阴极发射区之间设有第三PN结;所述晶闸型二极管芯片为台面型,阳极发射区该端形成阳极凸台,阴极发射区该端形成阴极凸台,第一PN结、第二PN结和第三PN结均暴露在上述凸台四周的侧壁上;阳极凸台顶面分为对称的第一表面和第三表面,阴极凸台的顶面分为对称的第二表面和第四表面,其中第一表面和第三表面为阶梯状,其连接处形成阳极凸台顶面台阶,第二表面和第四表面也为阶梯状,连接处形成阴极凸台顶面台阶。
2.如权利要求1所述的一种晶闸型二极管芯片,其特征在于:上述阳极凸台和阴极凸台的顶面,包括顶面上两个表面的连接处均覆盖有金属层。
3.如权利要求1或2所述的一种晶闸型二极管芯片,其特征在于:所述凸台四周的侧壁上还覆盖有玻璃钝化层。
4.如权利要求1所述的一种晶闸型二极管芯片,其特征在于:上述第一表面和第三表面之间的高度差,与第二表面和第四表面之间的高度差一致,均为3~10μm。
5.如权利要求1或4所述的一种晶闸型二极管芯片,其特征在于:第一表面到第二表面的距离,与第三表面到第四表面的距离一致。
6.如权利要求1所述的一种晶闸型二极管芯片,其特征在于:第一PN结、第二PN结和第三PN结均为平面结。
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