[发明专利]双向开关

说明书

本申请涉及双向开关。提供一种形成在衬底中的双向开关，包括：反并联的第一主垂直晶闸管和第二主垂直晶闸管；第三辅助垂直晶闸管，具有与第一晶闸管的背表面层相同的背表面层；外围区域，围绕这些晶闸管，并且将背表面层连接至定位在衬底的另一侧的第三晶闸管的相同导电类型的中间层；金属化层，连接第一晶闸管和第二晶闸管的背表面；以及绝缘结构，定位在第三晶闸管的背表面层和金属化层之间，并且在第一晶闸管的外围下方延伸，这种结构包括：由绝缘材料制成的第一区域；以及由半导体材料制成的互补区域。

本申请是申请日为2015年7月23日、申请号为201510437423.4、题为“双向开关”的发明专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2014年7月23日提交的法国专利申请第14/57089号的优先权权益，其内容在法律允许的最大程度上通过全文引用被并入本文。

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。

发明内容

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之内和之上，包括：第一主垂直晶闸管，具有第二导电类型的背表面层；第二主垂直晶闸管，具有第一导电类型的背表面层；第三辅助垂直晶闸管，具有与第一晶闸管的背表面层相同的第二导电类型的背表面层；第二导电类型的外围区域，围绕第一晶闸管、第二晶闸管和第三晶闸管，并且将第三晶闸管的背表面层连接至定位在衬底的另一侧上的该晶闸管的第二导电类型的中间层；第一金属化层(metallization)，连接第一晶闸管和第二晶闸管的背表面；以及具有绝缘功能的结构，定位在第三晶闸管的背表面层和第一金属化层之间，并且在第一晶闸管的外围的部分下方延伸，所述结构包括：由绝缘材料制成的第一区域，覆盖衬底的背表面；以及由第一导电类型的半导体材料制成的第二区域，占据与由第一区域所占据的面积基本上互补的面积。

根据一个实施例，第一晶闸管和第三晶闸管的背表面层形成在第二导电类型的相同的层中，该层基本上在开关的整个表面之上延伸，并且第一金属化层基本上在开关的整个背表面之上延伸。

根据一个实施例，第一晶闸管和第二晶闸管相邻，并且第三晶闸管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，绝缘结构在定位于沿着第一晶闸管和第二晶闸管之间的相邻边缘行进的线的与第二晶闸管相对的一侧上的、开关的整个表面下方延伸。