專利名稱：一種晶閘型二極管芯片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種晶閘型二極管芯片，屬于半導(dǎo)體器件領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
雙向二極晶閘管是一種具有PNPN四層二端的半導(dǎo)體器件，常用于高壓鈉蒸汽燈、點火系統(tǒng)、脈沖發(fā)生器等電路中?，F(xiàn)有技術(shù)中的雙向二極晶閘管如圖1和圖2所示，包括長基區(qū)1-1，短基區(qū)1-2，陰極發(fā)射區(qū)1-3和陽極發(fā)射區(qū)1-4，其陰極發(fā)射結(jié)1-6為曲面結(jié)，因其雙向?qū)ΨQ特性，在每面均設(shè)有短路點或短路環(huán)1-5，短路點或短路環(huán)1-5的存在使得該器件擴散和光刻工藝相對復(fù)雜，器件擊穿后存在負(fù)阻特性小、開關(guān)速度慢、觸發(fā)電流大等缺陷。有鑒于此，本發(fā)明人對此進(jìn)行研究，專門開發(fā)出一種晶閘型二極管芯片，本案由此產(chǎn)生。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種制造觸發(fā)電流小、開關(guān)速度快、工藝簡單、制造成本低的晶閘型二極管芯片。為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型的解決方案是:一種晶閘型二極管芯片，包括長基區(qū)、覆蓋在長基區(qū)其中一個表面的陽極發(fā)射區(qū)、覆蓋在長基區(qū)另一個表面的短基區(qū)、以及覆蓋在短基區(qū)另一個表面的陰極發(fā)射區(qū)；其中，陽極發(fā)射區(qū)與長基區(qū)之間設(shè)有第一 PN結(jié)，長基區(qū)和短基區(qū)之間設(shè)有第二 PN結(jié)，短基區(qū)和陰極發(fā)射區(qū)之間設(shè)有第三PN結(jié)；所述晶閘型二極管芯片為臺面型，陽極發(fā)射區(qū)這一端形成陽極凸臺，陰極發(fā)射區(qū)這一端形成陰極凸臺，第一 PN結(jié)、第二 PN結(jié)和第三PN結(jié)均暴露在上述凸臺四周的側(cè)壁上；陽極凸臺頂面分為對稱的第一表面和第三表面，陰極凸臺的頂面分為對稱的第二表面和第四表面，其中第一表面和第三表面為階梯狀，其連接處形成陽極凸臺頂面臺階，第二表面和第四表面也為階梯狀，連接處形成陰極凸臺頂面臺階。上述陽極凸臺和陰極凸臺的頂面，包括頂面上兩個表面的連接處，均覆蓋有金屬層，凸臺四周的側(cè)壁上還覆蓋有玻璃鈍化層。上述第一表面和第三表面之間的高度差，與第二表面和第四表面之間的高度差一致，均為3 10 μ m，而且第一表面到第二表面的距離與第三表面到第四表面的距離一致。上述陽極發(fā)射區(qū)、短基區(qū)和陰極發(fā)射區(qū)均為擴散形成，第一 PN結(jié)、第二 PN結(jié)和第三PN結(jié)均為平面結(jié)。當(dāng)給上述芯片的陽極發(fā)射區(qū)加正向偏置電壓時，第一 PN結(jié)和第三PN結(jié)正偏，第二PN結(jié)反偏，電壓大部分落在第二 PN結(jié)上，當(dāng)外加電壓大于第二 PN結(jié)擊穿電壓時，第二 PN結(jié)出現(xiàn)雪崩擊穿，電流激增，因第一 PN結(jié)和第三PN結(jié)對第二 PN結(jié)有電流的注入，使芯片出現(xiàn)電流增大電壓降低的負(fù)阻現(xiàn)象，當(dāng)電壓下降到雪崩倍增完全停止時，第二 PN結(jié)也轉(zhuǎn)為正偏，此時芯片可通過大電流進(jìn)入導(dǎo)通區(qū)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有如下有益效果:(一)因本實用新型所述二極管芯片陰極發(fā)射區(qū)無短路點或短路環(huán)，使第三PN結(jié)能夠快速的為第二 PN結(jié)注入電流，使芯片具有負(fù)阻特性大、觸發(fā)電流小的特點；(二)是芯片采用PNPN四層三結(jié)雙臺面結(jié)構(gòu)，工藝簡單；(三)是陽極發(fā)射區(qū)、短基區(qū)和陰極發(fā)射區(qū)均采用擴散方式形成，所形成的三個PN結(jié)均為平面結(jié)，其制造成本較低。
以下結(jié)合附圖及具體實施例對本實用新型做進(jìn)一步詳細(xì)描述。

圖1現(xiàn)有技術(shù)中雙向二極晶閘管芯片俯視圖；圖2為圖1的A-A剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實施例的晶閘型二極管芯片立體圖；圖4為本實施例的晶閘型二極管芯片俯視圖；圖5為圖4的B-B剖面結(jié)構(gòu)示意圖。標(biāo)號說明:圖1-圖2:長基區(qū)1-1 ;短基區(qū)1-2 ;陰極發(fā)射區(qū)1-3 ;陽極反射區(qū)1_4 ;短路環(huán)1_5 ；陰極發(fā)射結(jié)1-6 ；圖3-圖5:長基區(qū)I ;第一 PN結(jié)11 ;第二 PN結(jié)12 ;陽極發(fā)射區(qū)2;短基區(qū)3 ;第三PN結(jié)31 ;陰極發(fā)射區(qū)4;陽極凸臺5 ;陽極凸臺側(cè)壁51 ;第一表面52 ;第三表面53 ;陽極凸臺頂面臺階54 ；陰極凸臺6 ;陰極凸臺側(cè)壁61 ;第二表面62 ;第四表面63 ;陰極凸臺頂面臺階64 ；玻璃鈍化層7;金屬層8。
具體實施方式
實施例1如圖3-5所示，一種晶閘型二極管芯片，以長基區(qū)I所在的導(dǎo)電層為硅基片，在硅基片兩個表面分別擴散形成陽極發(fā)射區(qū)2和短基區(qū)3，在短基區(qū)3的另一個表面的擴散形成陰極發(fā)射區(qū)4 ;陽極發(fā)射區(qū)2與長基區(qū)I之間設(shè)有第一 PN結(jié)11，長基區(qū)I和短基區(qū)3之間設(shè)有第二 PN結(jié)12，短基區(qū)3和陰極發(fā)射區(qū)4之間設(shè)有第三PN結(jié)31 ;其中，第一 PN結(jié)11、第二 PN結(jié)12和第三PN結(jié)31均為平面結(jié)。所述晶閘型二極管芯片為臺面型，陽極發(fā)射區(qū)2這一端形成陽極凸臺5，陰極發(fā)射區(qū)4這一端形成陰極凸臺6，第一 PN結(jié)11、第二 PN結(jié)12和第三PN結(jié)31均暴露在上述凸臺四周的側(cè)壁51和61上，凸臺四周的側(cè)壁51和61上覆蓋有玻璃鈍化層7。所述陽極凸臺5頂面分為形狀和大小均對稱的第一表面52和第三表面53，陰極凸臺6的頂面也分為形狀和大小均對稱的第二表面62和第四表面63,其中第一表面52和第三表面53為階梯狀，其連接處形成陽極凸臺頂面臺階54，第二表面62和第四表面63也為階梯狀，連接處形成陰極凸臺頂面臺階64;上述凸臺的頂面，包括頂面上兩個表面的連接處均覆蓋有金屬層，金屬層將第一表面52和第三表面53連為一體；也將第二表面62和第四表面63連為一體。[0031]上述第一表面52和第三表面53之間的高度差，與第二表面62和第四表面63的高度差一致，均為3 10 μ m。在本實施例中，第一表面52和第三表面53之間的高度差為5ym,第二表面62和第四表面63的高度差也為5 μ m。上述兩個表面的高度差根據(jù)所采用的鈍化工藝和金屬化方式來確定，如果采用玻璃鈍化和化學(xué)鍍鎳方式完成金屬化，則第三PN結(jié)31不能太淺，一則需要考慮所采用研磨片的損傷層厚度，PN結(jié)深必須大于損傷層厚度，二則需要考慮鎳燒結(jié)時金屬鎳不能擴散到PN結(jié)造成電性的影響，因此較深相對安全，但也不是越深越好，因為要蝕刻去除另外半邊，PN結(jié)越深，需要蝕刻掉的越多，光刻工藝就相對難控制。在本實施例中，上述長基區(qū)I為N型，陽極發(fā)射區(qū)2為高參雜P型，短基區(qū)3為高參雜P型，陰極發(fā)射區(qū)4為N型。本實施例所述的晶閘型二極管芯片，所述芯片外形結(jié)構(gòu)呈:先沿兩凸臺頂面臺階連接線左右翻轉(zhuǎn)，再沿第一 PN結(jié)11和第二 PN結(jié)12之間的中心線上下翻轉(zhuǎn)的對稱結(jié)構(gòu)。實施例2如圖3-5所示，一種晶閘型二極管芯片，以長基區(qū)I所在的導(dǎo)電層為硅基片，在硅基片兩個表面分別擴散形成陽極發(fā)射區(qū)2和短基區(qū)3，在短基區(qū)3的另一個表面的擴散形成陰極發(fā)射區(qū)4 ;陽極發(fā)射區(qū)2與長基區(qū)I之間設(shè)有第一 PN結(jié)11，長基區(qū)I和短基區(qū)3之間設(shè)有第二 PN結(jié)12，短基區(qū)3和陰極發(fā)射區(qū)4之間設(shè)有第三PN結(jié)31 ;其中，第一 PN結(jié)11、第二 PN結(jié)12和第三PN結(jié)31均為平面結(jié)。所述晶閘型二極管芯片為臺面型，陽極發(fā)射區(qū)2這一端形成陽極凸臺5，陰極發(fā)射區(qū)4這一端形成陰極凸臺6，第一 PN結(jié)11、第二 PN結(jié)12和第三PN結(jié)31均暴露在上述凸臺四周的側(cè)壁51和61上，凸臺四周的側(cè)壁51和61上覆蓋有玻璃鈍化層7。所述陽極凸臺5頂面分為形狀和大小均對稱的第一表面52和第三表面53，陰極凸臺6的頂面也分為形狀和大小均對稱的第二表面62和第四表面63,其中第一表面52和第三表面53為階梯狀，其連接處形成陽極凸臺頂面臺階54，第二表面62和第四表面63也為階梯狀，連接處形成陰極凸臺頂面臺階64;上述凸臺的頂面，包括頂面上兩個表面的連接處均覆蓋有金屬層，金屬層將第一表面52和第三表面53連為一體；也將第二表面62和第四表面63連為一體。上述第一表面52和第三表面53之間的高度差，與第二表面62和第四表面63的高度差一致，均為3 10 μ m。在本實施例中，第一表面52和第三表面53之間的高度差為8ym,第二表面62和第四表面63的高度差也為8 μ m。上述兩個表面的高度差根據(jù)所采用的鈍化工藝和金屬化方式來確定，如果采用玻璃鈍化和化學(xué)鍍鎳方式完成金屬化，則第三PN結(jié)31不能太淺，一則需要考慮所采用研磨片的損傷層厚度，PN結(jié)深必須大于損傷層厚度，二則需要考慮鎳燒結(jié)時金屬鎳不能擴散到PN結(jié)造成電性的影響，因此較深相對安全，但也不是越深越好，因為要蝕刻去除另外半邊，PN結(jié)越深，需要蝕刻掉的越多，光刻工藝就相對難控制。在本實施例中，上述長基區(qū)I為N型，陽極發(fā)射區(qū)2為高參雜P型，短基區(qū)3為高參雜P型，陰極發(fā)射區(qū)4為N型。本實施例所述的晶閘型二極管芯片，所述芯片外形結(jié)構(gòu)呈:先沿兩凸臺頂面臺階連接線左右翻轉(zhuǎn)，再沿第一 PN結(jié)11和第二 PN結(jié)12之間的中心線上下翻轉(zhuǎn)的對稱結(jié)構(gòu)。[0041]上述實施例和圖式并非限定本實用新型的產(chǎn)品形態(tài)和式樣，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員對其所做的適當(dāng)變化或修飾，皆應(yīng)視為不脫離本實用新型的專利范疇。
權(quán)利要求1.一種晶閘型二極管芯片，其特征在于:包括長基區(qū)、覆蓋在長基區(qū)其中一個表面的陽極發(fā)射區(qū)、覆蓋在長基區(qū)另一個表面的短基區(qū)、以及覆蓋在短基區(qū)另一個表面的陰極發(fā)射區(qū)；其中，陽極發(fā)射區(qū)與長基區(qū)之間設(shè)有第一PN結(jié)，長基區(qū)和短基區(qū)之間設(shè)有第二PN結(jié)，短基區(qū)和陰極發(fā)射區(qū)之間設(shè)有第三PN結(jié)；所述晶閘型二極管芯片為臺面型，陽極發(fā)射區(qū)該端形成陽極凸臺，陰極發(fā)射區(qū)該端形成陰極凸臺，第一 PN結(jié)、第二 PN結(jié)和第三PN結(jié)均暴露在上述凸臺四周的側(cè)壁上；陽極凸臺頂面分為對稱的第一表面和第三表面，陰極凸臺的頂面分為對稱的第二表面和第四表面，其中第一表面和第三表面為階梯狀，其連接處形成陽極凸臺頂面臺階，第二表面和第四表面也為階梯狀，連接處形成陰極凸臺頂面臺階。
2.如權(quán)利要求1所述的一種晶閘型二極管芯片，其特征在于:上述陽極凸臺和陰極凸臺的頂面，包括頂面上兩個表面的連接處均覆蓋有金屬層。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種晶閘型二極管芯片，其特征在于:所述凸臺四周的側(cè)壁上還覆蓋有玻璃鈍化層。
4.如權(quán)利要求1所述的一種晶閘型二極管芯片，其特征在于:上述第一表面和第三表面之間的高度差，與第二表面和第四表面之間的高度差一致，均為3 10 μ m。
5.如權(quán)利要求1或4所述的一種晶閘型二極管芯片，其特征在于:第一表面到第二表面的距離，與第三表面到第四表面的距離一致。
6.如權(quán)利要求1所述的一種晶閘型二極管芯片，其特征在于:第一PN結(jié)、第二 PN結(jié)和第三PN結(jié)均為平面結(jié)。
專利摘要本實用新型公開一種晶閘型二極管芯片，屬于半導(dǎo)體器件領(lǐng)域。包括長基區(qū)、陽極發(fā)射區(qū)、短基區(qū)和陰極發(fā)射區(qū)；陽極發(fā)射區(qū)、長基區(qū)、短基區(qū)和陰極發(fā)射區(qū)之間設(shè)有第一PN結(jié)、第二PN結(jié)和第三PN結(jié)；陽極發(fā)射區(qū)這一端形成陽極凸臺，陰極發(fā)射區(qū)這一端形成陰極凸臺，陽極凸臺頂面分為對稱的第一表面和第三表面，陰極凸臺的頂面分為對稱的第二表面和第四表面，其中第一表面和第三表面為階梯狀，其連接處形成陽極凸臺頂面臺階，第二表面和第四表面也為階梯狀，連接處形成陰極凸臺頂面臺階。上述晶閘型二極管芯片具有制造工藝簡單、制造成本低、觸發(fā)電流小、開關(guān)速度快等優(yōu)點。
文檔編號H01L29/74GK202996841SQ20122067725
公開日2013年6月12日 申請日期2012年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月6日
發(fā)明者鄧愛民, 保愛林 申請人:紹興旭昌科技企業(yè)有限公司