[实用新型]双向开关

说明书

技术领域

本公开内容总体上涉及电子部件，并且更具体地针对在半导体衬底之内和之上形成单片式双向开关。

背景技术

最常规的双向开关是三端双向可控硅开关元件(triac)。三端双向可控硅开关元件对应于两个晶闸管的反并联联结。其可以直接连接到例如主电网的交流电(A.C.)网络中。常规三端双向可控硅开关元件的栅极对应于形成其的这两个晶闸管中的至少一个的阴极栅极，并且参考定位在该三端双向可控硅开关元件的正表面(即，包括该栅极电极的表面)上的主电极(或者功率传导电极)、定位在该三端双向可控硅开关元件的另一表面或者背表面上的主电极(或者功率传导电极)，接收功率信号。

在美国专利No.6,034,381、No.6,593,600、No.6,380,565和No.6,818,927(通过参考并入)中描述的类型的双向开关将在下文更详细地描述，该类型的双向开关通过在定位于部件的正表面上的栅极电极与定位于部件的相对表面或背表面上的主电极之间施加电压而被触发。

图1示出了这种双向开关的等效电路图。开关控制电极G连接至双极晶体管T的发射极，该双极晶体管T的集电极连接至在两个主电极A1和A2之间反并联设置的第一晶闸管Th1和第二晶闸管Th2的阳极栅极。电极A1连接至晶闸管Th1的阳极，并且连接至晶闸管Th2的阴极。电极A1也连接至晶体管T的基极。电极A2连接至晶闸管Th2的阳极，并且连接至晶闸管Th1的阴极。

实用新型内容

本申请旨在于提供一种改进的方案以改善双向开关的导通灵敏度对称性。

一个实施例提供了一种双向开关，其形成在包括正表面和背表面的第一导电类型的半导体衬底中，包括：相邻的第一晶闸管和第二晶闸管，反并联地连接，在衬底的正表面与背表面之间垂直地延伸；第二导电类型的垂直外围壁，将衬底的正表面连接至其背表面，并且围绕晶闸管；以及第一导电类型的第一区域，具有大于半导体衬底的掺杂水平的掺杂水平，在正表面上，在衬底的将垂直外围壁与晶闸管分隔开的环形区域中，第一区域具有环形带的部分的形状，部分地围绕第一晶闸管，并且停止于在第一晶闸管和第二晶闸管之间的相邻区域的位置处。

根据一个实施例，开关进一步包括：第一导电类型的第二区域，形成在与壁连接的第二导电类型的第一阱中，第二区域形成开关的栅极并且离第二晶闸管比离第一晶闸管更远。

根据一个实施例，第二区域定位在第一晶闸管的与第二晶闸管相对的一侧上。

根据一个实施例，第一区域的部分定位在第二区域与第一晶闸管之间。

根据一个实施例，第一阱与垂直壁邻接。

根据一个实施例，第一区域覆盖有未与开关的外部端子连接的金属化层。

根据一个实施例，在正表面上、在衬底的环形区域中，开关进一步包括：第一导电类型的第三区域，具有大于衬底的掺杂水平的掺杂水平，第三区域具有环形带的部分的形状，部分地围绕第二晶闸管并且停止于在第一晶闸管和第二晶闸管之间的相邻区域的位置处，并且第三区域和第一区域分隔开。

根据一个实施例，第三区域覆盖有未与开关的外部端子连接并且未与第一区域连接的金属化层。

根据一个实施例，在背表面上，开关包括：第二导电类型的层、以及形成在所述层中并且在开关的该表面的第一部分之上延伸的第一导电类型的第四区域，所述层通过开关的外围壁连接至正表面；在正表面上，开关包括：第二导电类型的第二阱，通过衬底的环形区域而与壁分隔开；以及第一导电类型的第五区域，形成在第二阱中，并且在开关的该表面的基本上与第一部分互补的第二部分之上延伸，第一区域的端部在顶视图中定位在离第四区域与离第五区域基本上相同的距离处。

根据一个实施例，开关进一步包括：第一金属化层，覆盖第四区域处的背表面以及所述层处的背表面；以及第二金属化层，覆盖第五区域处的正表面以及第二阱处的正表面。

根据一个实施例，第一导电类型和第二导电类型分别是类型N和类型P。

根据一个实施例，第一区域是U形的或C形的。