专利名称：一种晶闸型二极管芯片的制作方法
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 10 μ m，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。
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I ;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I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I之间设有第一 PN结11，长基区I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。[0031]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 10 μ m。在本实施例中，第一表面52和第三表面53之间的高度差为5ym,第二表面62和第四表面63的高度差也为5 μ m。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I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I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I之间设有第一 PN结11，长基区I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 10 μ m。在本实施例中，第一表面52和第三表面53之间的高度差为8ym,第二表面62和第四表面63的高度差也为8 μ m。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I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。[0041]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。
权利要求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 10 μ m。
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。
专利摘要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。
文档编号H01L29/74GK202996841SQ20122067725
公开日2013年6月12日 申请日期2012年12月6日 优先权日2012年12月6日
发明者邓爱民, 保爱林 申请人:绍兴旭昌科技企业有限公司