光控晶閘管器件、雙向光控晶閘管器件和電子設備的製作方法
2023-05-11 19:24:36
專利名稱：光控晶閘管器件、雙向光控晶閘管器件和電子設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及具有高的擊穿電壓的光控晶閘管器件、雙向光控晶閘管器件及其電子設備。更具體地說，本發明涉及適用於採用光觸發的SSR(固態繼電器)使用的光控晶閘管器件、雙向光控晶閘管器件及其電子設備。
背景技術：
通常，眾所周知的在高擊穿電壓的光控晶閘管器件中的場平板結構如圖7和圖8所示。參考圖7和圖8，作為溝道阻擋器的n型擴散區域102形成在n型矽基片101表面的邊界上。在n型擴散區域102中，可以採用選擇性擴散來形成陽極擴散區域103(103』)，p型柵極擴散區域104(104』)，柵極電阻擴散區域105(105』)，以及陰極擴散區域106(106』)。形成氧化薄膜110作為絕緣薄膜覆蓋著從n型擴散區域102至陽極擴散區域103(103』)範圍的n型矽基片101的區域，從陽極擴散區域103(103』)至p型柵極擴散區域104(104』)範圍的n型矽基片101的區域，以及柵極電阻擴散區域105(105』)。在從n型擴散區域102至陽極擴散區域103(103』)範圍的n型矽基片101的區域上的氧化薄膜110上，設置了一層半絕緣摻氧的多晶矽薄膜111。在該薄膜上又設置了氮化矽薄膜112。
在兩個光控晶閘管器件的ch1(溝道1)中，T1電極107和溝道阻擋器電極108分別與陽極擴散區域103和n型擴散區域102歐姆接觸。同樣，在ch2(溝道2)中，中，T2電極107』和溝道阻擋器電極108分別與陽極擴散區域103』和n型擴散區域102歐姆接觸。當ch1工作且將正的偏壓施加於T1電極107時，則將負的(-)電位通過T2電極107』施加於p型擴散區域104，以實現反向偏置，以及將正的(+)電位通過溝道阻擋器電極108施加於n型擴散區域102。
由於以上所討論的電壓關係，在T2電極107』和溝道阻擋器電極108之間的摻氧多晶矽薄膜111中會產生小的電流。由摻氧多晶矽薄膜111在器件表面的場區域中產生固定的電荷。此外，從p型柵極擴散區域104至矽基片產生耗盡層。這裡，就必須能控制在摻氧多晶矽薄膜111中的小電流，以產生所需的固定電荷。但是這會引起器件中的洩漏電流，因此就必須優化薄膜的質量。
以上所討論的電壓關係可以緩衝器件中的電場集中，從而可以提高器件的擊穿強度。在圖7和圖8中，T1電極107和T2電極107』可以向溝道阻擋器方向擴展，以超過在n型矽基片101表面上的pn結，從而便於形成T1電極107和T2電極107』的電場平板效應。即，如果沒有採用這種結構，根據摻氧多晶矽薄膜111的電阻係數，正的固定電位，稱之為Qss，以及在摻氧多晶矽薄膜111中的鈉或者其它等的正電荷將會使得n型基片101的表面進一步n型，進而使得從p型陽極擴散區域103(103』)至n型矽基片101難以擴展成耗盡層。這就會導致在陽極擴散103(103』)表面上的pn結截面附近擊穿。為了能夠防止這種現象，就擴展了電極107(107』)，形成了所謂的重疊結構。
接著，將參考圖9和圖10(見日本專利公開號08-130324和202-190613)來討論另一種常規的高擊穿強度的光控晶閘管的實例。在圖9和圖10所示的現有技術的實例中，靠近電極107(107』)的，用於產生在電場區域中的固定電位的摻氧多晶矽薄膜111的部分13可以採用諸如磷或硼之類雜質的選擇性摻雜，以在該部分形成低阻部分。所設置的電極107(107』)沒有重疊於在陽極擴散區域103(103』)和p型柵極擴散區域104(104』)之間pn結界面的上部分，和在n型矽基片101表面上的矽基片，以及低阻部分113，它是光透明的，可作為電場平板電極使用。
採用這種結構，可以在不影響擊穿強度的條件下增強光接受區域，因此，就能夠實現高靈敏光接受的器件。
諸如光電二極體，光電電晶體和光控晶閘管之類的光電器件需要對入射的光具有高的光靈敏度，也需要採用儘可能最小的晶片面積將光信號轉換成電信號。然而，為了能夠實現高的擊穿電壓特性，在圖8所示的光控晶閘管的情況下，鋁(Al)等等的電場平板電極必須重疊於高靈敏的pn結。但這會導致光靈敏度的顯著下降。
同樣，採用在日本專利公開號08-130324和202-190613中所披露的採用摻雜的高阻薄膜來改善光靈敏度的方法，由於雜質的摻雜可以增加Qss，並且在n型矽基片界面上產生不需要的電平。在光控晶閘管的情況下，這會導致橫向pnp電晶體的電流放大倍數的下降和變化，這就會引起光靈敏度的變化。
發明內容
本發明解決了上述問題，其目的是提供一種光控晶閘管器件，一種雙向光控晶閘管器件以及一種採用了這類具有高靈敏度、很少變化光靈敏度以及高擊穿電壓且同時保持小的器件面積的器件的電子設備。
根據本發明的光控晶閘管器件包括一個矽基片；一個包括一個陽極區域，一個柵極區域和一個陰極區域並且設置在矽基片的一個第一主表面上的電晶體；一個用於接受來自外界光的光接受部分；以及一個電連接陽極區域和陰極區域之一的電極。光接受部分包括設置在矽基片上的摻氧多晶矽薄膜並環繞著電晶體部分設置。電極設置在電晶體部分上面並且具有雙結構，該雙結構包括中心部分和環繞著中心部分的外圍部分，並且中心部分和外圍部分進行電連接。
正如以上所討論的，電極具有雙結構，它包括中心部分和外圍部分，並且中心部分和外圍部分相連接。因此，由兩個部分所構成的開孔部分形成了在光接受部分上的光透射部分，並且可以在不需要增加面積的條件下提高光靈敏度。此外，外圍部分與摻氧多晶矽薄膜相接觸，以穩定摻氧多晶矽薄膜的開孔部分兩端的電位，從而能夠保持高的擊穿電壓。
術語「電極設置在電晶體部分上」是指電極既可以設置在電晶體部分上且與其相互接觸也可以設置在電晶體部分上且將另一薄膜插入在其中。同樣，從平面上來看，在電極和電晶體部分之間的尺寸關係並沒有任何限制。
同樣，即使在採用雜質摻入到摻氧多晶矽薄膜的結構中，仍可以使用上述方法來穩定在摻氧多晶矽薄膜的開孔部分兩端的電位。這就可以減輕在矽基片界面上雜質摻雜的影響。另外，可以在外圍電極和摻氧多晶矽薄膜之間插入PSG薄膜和BSG薄膜。
採用根據本發明的光控晶閘管器件，雙向光控晶閘管器件以及電子設備，就有可能實現器件的高擊穿電壓、高光靈敏度和穩定的光靈敏度，同時保持器件小的面積。
從以下參考附圖的本發明的詳細討論中，本發明的上述以及其它目的、特徵、方面和優點將變得更加顯而易見。
圖1是根據本發明第一實施例的雙向光控晶閘管器件的平面示意圖；圖2是沿著圖1所示線II-II的剖面圖；圖3是根據本發明第二實施例的雙向光控晶閘管器件的平面示意圖；圖4是顯示根據本發明第一實例的光耦合器的引線視圖；圖5顯示了本發明實例和第一實例的現有技術的靈敏度比較結果；圖6顯示了本發明實例和第二實例的現有技術的pnp電晶體的電流放大倍數hFE變化的比較結果；圖7是一例典型常規雙向光控晶閘管器件的平面示意圖；圖8是沿著圖7所示線VIII-VIII的剖面圖；圖9是另一例典型常規雙向光控晶閘管器件的平面示意圖；和，圖10是沿著圖9所示線X-X的剖面圖。
具體實施方法現在，將參考附圖來討論本發明的實施例。
第一實施例圖1是根據本發明第一實施例的雙向光控晶閘管器件的平面示意圖。圖2是沿著圖1所示線II-II的剖面圖。參考圖1和圖2，根據本實施例的雙向光控晶閘管50包括兩個光控晶閘管器件50a和50b。兩個光控晶閘管器件具有相同的結構，因此通過對圓括號內地扼相應元件的參考特性的討論就能得到其整體的討論。
雙向光控晶閘管器件50包括n型基片1，n型擴散區域2和9，陽極擴散區域3(3』)，p型柵極擴散區域4(4』)，柵極電阻擴散區域5(5』)，和陰極擴散區域6』(6)。此外，上述雙向光控晶閘管器件包括電極7(7』)(在電極中一個是陽極，而另一個是陰極的情況下)，溝道阻擋器電極8，氧化薄膜10，摻氧多晶矽薄膜11，和氮化矽薄膜12。
具有雙結構的電極7(7』)包括一個中心部分7a(7a』)，和所設置的中心部分7a(7a』)的端部分，它並沒有覆蓋著面對光接受部分的pn結的部分3a(3a』)和4a(4a』)，該pn結可以形成在陽極擴散區域3(3』)，p型柵極擴散區域4』(4)和柵極電阻擴散區域5』(5)以及n型基片1之間。因此，上述所面對著光接受部分的pn結上述部分並不會被電極所阻斷，因此它可以接受入射光的輻射。這就能夠確保適當的光靈敏度。
參考圖1，電極7(7』)具有一個中心部分7a(7a』)和一個外圍部分7b(7b』)所組成的雙結構並且這些電極是相連接的。因此，由兩部分20a和20b所組成的開孔部分20形成了在光接受部分中透射光的部分，它處於面對著溝道阻擋器電極8的外圍邊緣。這可以在不需要增加器件面積的條件下提高光靈敏度。此外，由兩部分30a和30b所組成的開孔部分30形成了在光接受部分中透明光的部分，它處於兩個光控晶閘管器件之間。電極的中心部分7a(7a』)和外圍部分7b(7b』)相互之間分開50至1000μm的距離。外圍電極，以及中心電極，，與摻氧多晶矽薄膜11相接觸，正如圖2所示，以穩定處於開孔部分中的摻氧多晶矽薄膜區域兩端的電位，從而確保高的擊穿強度。
光接受部分本文並沒有特別顯示，正如開孔部分20a，20b，20，30a，30b和30以及以下的區域所定義的。同樣，電晶體部分可定義為包括陽極區域，陰極區域和柵極區域的部分。電晶體部分可以認為是與光接受部分相接觸或者部分重疊著該部分。
正如以上所討論的，電位在處於外圍部分7b的接觸部分和中心部分7a的接觸部分之間的摻氧多晶矽薄膜11區域的兩端都是均等的，這就可以穩定在摻氧多晶矽薄膜11中的電位。其結果是，上述電場平板效應有助於在該區域表面上的耗盡層的擴散，從而實現較高擊穿強度。此外，正如以上所討論的，電極7的中心部分7a和外圍部分7b可以相互分開50μm至1000μm的距離，以便於在光接受部分上提供足夠大的開孔部分，從而確保良好的光靈敏度。因而，可以同時實現良好的光靈敏度和擊穿強度。
圖3是顯示根據本發明第二實施例的雙向光控晶閘管的平面示意圖。在圖9和圖10中顯示了常規的雙向光控晶閘管，通過局部注入雜質，例如，將磷注入到摻氧多晶矽薄膜111中，來形成低阻部分113。該低阻部分113可以作為電場平板電極的基層來使用，並且也是光透明的。因此，這就構成了實現高的光靈敏度的結構。然而，由於諸如磷之類的雜質摻雜，會通過氧化的薄膜110在n型矽基片的界面上產生不需要的能級。這就有可能使得陷入該能級的載流子引起橫向pnp電晶體的電流放大倍數hFE的變化或減小，其中，橫向pnp電晶體是由陽極擴散區域103(103』)，n型矽基片1和p型柵極擴散區域104(104』)組成的。
採用根據該實施例的雙向光控晶閘管，就可以通過圖3所示的結構來克服上述問題。即，電極7(7』)的外圍部分7b與摻氧多晶矽11的摻雜低阻部分(雜質摻雜區域)13的端部分相接觸。也就是說，它覆蓋著在雜質摻雜區域和不摻雜區域之間界面附近的雜質摻雜區域的部分。這種設置可以穩定在低阻部分13兩端的電位，從而抑止pnp電晶體的電流放大倍數hFE的減小或變化。
在圖3中，在雙結構電極的外圍部分和雜質摻雜區域(低阻部分)13之間插入一層PSG薄膜或BSG薄膜14。在該結構中，插入了PSG薄膜或BSG薄膜，外圍電極7b是通過PSG薄膜或BSG薄膜與摻氧多晶矽薄膜電容耦合。因此，在穩定低阻部分13兩端的電位方面，圖3所示的結構也是有效的，它類似於沒有採用PSG薄膜或BSG薄膜並且外圍電極7b直接與雜質摻雜部分相接觸的結構。
一般來說，即使在摻氧多晶矽薄膜11採用雜質摻雜的結構中，仍有可能通過採用雙結構電極來穩定在摻氧多晶矽薄膜上的開孔部分兩端的電位。這就可以減輕在矽基片1界面上雜質摻雜的影響。此外，正如圖3所示，可以在雙結構電極的外圍電極和摻氧多晶矽薄膜之間插入一層PSG薄膜或BSG薄膜。從而，即使在摻氧多晶矽薄膜11採用雜質摻雜的結構中，仍可以提供抑止pnp電晶體hFE的減小或變化的效應，從而穩定光靈敏度。
第一實例圖1所示的雙向光控晶閘管實際上是作為一例本發明的實例所製造的，並且與圖7和圖8所示現有技術的實例相比較。擊穿強度性能的比較是對本發明實例與具有相同晶片尺寸的現有技術進行的。這種比較顯示出這兩個實例都具有800V或大於800V的擊穿強度。即，本發明的實例具有改進的和很少變化的靈敏度，同時還能保持著擊穿強度的性能。
此外，測量了本發明實例和比較實例的光靈敏度(IFT，最小的觸發電流)，其中，將這些實例與LED(發光二極體)相組合以形成雙向閘流管耦合器，如圖4所示。這裡，IFT可定義成LED的正向電流，在預定偏置電壓的條件下以及預定柵極條件下，當逐漸增加LED的正向電流時，可以使雙向光控晶閘管器件導通。圖1所示雙向光控晶閘管器件是以本發明實例製造的，正如以上所討論的，圖7和圖8所示雙向光控晶閘管器件是以現有技術實例製造的。其結果如圖5所顯示。
與現有技術實例中的實例相比較，對相同水平的IH(保持電流)來說，本發明的實例所具有的IFT已經提高了約10％至15％。這裡，IH(保持電流)是在預定溫度條件，預定柵極條件和導通條件下保持器件處於導通狀態所需要的最小陽極(T1或T2)。IH與噪聲特性(dv/dt，整流特性，或者脈衝噪聲)有關，且對於相同水平的IH來說，可以具有等效的噪聲特性。從而，對於相同水平的IH來說，正如以上所討論的，本發明實例所具有的噪聲特性等效於現有技術實例所具有的噪聲特性。以上dv/dt是臨界截止電壓上升速率並且是截止電壓上升速率的最大數值，在預定溫度的條件下和預定柵極的條件下施加具有預定幅值的指數截止電壓時，該數值並不致使截止狀態進入到導通狀態。這裡，整流特性是雙向三端晶閘管(雙向光控晶閘管)的跟隨特性。在採用一個電感負載來使用雙向三端晶閘管的情況下，雙向三端晶閘管趨向於在負載電流變成位零的時間點上以反向接通，因為負載電流的相位延遲於電壓相位所以在負載電流變成為零的時間點上就已經產生了相反極性的電壓。
第二實例此外，製成包括採用雜質摻入摻氧多晶矽薄膜所形成的低阻部分的器件，並進行了比較。本發明的實例是圖3所示的雙向光控晶閘管器件，而現有技術的實例是圖9和圖10所示的雙向光控晶閘管器件。對於這兩類雙向光控晶閘管器件來說，可確定在氧含量和hFE之間的關係。其結果如圖6所示。
參考圖6所示，現有技術的實例呈現出橫向pnp電晶體的hFE較大的取決於摻氧多晶矽薄膜中的氧含量。因此，當氧含量變得高時，在電流放大倍數hFE中就會發生變化，這也會導致在光靈敏度(IFT)中的較大變化，因為它與hFE有關。可以認為這是由於在矽基片界面上所不需要的能級所引起的。這類不需要的能級是當摻氧多晶矽薄膜中的氧含量變得高時由於超量的氧含量增加懸掛鍵所產生的。相比之下，當氧含量變得低時，就會存在著超量的導電矽，從而會引起在摻氧多晶矽薄膜中增加洩漏電流。因此，採用現有技術的結構，在摻氧多晶矽薄膜的形成過程中就難以在氧含量控制範圍(30±few％)中提供所需的特性。
相比之下，採用本發明的實例，摻氧多晶矽薄膜的氧含量難以影響pnp電晶體的電流放大倍數hFE的變化，並且將hFE保持在穩定的狀態中。因此，可以抑止在光靈敏度中的變化，從而確保穩定的批量產品。
接著，例舉了本發明中的實施例，它也包括在「較佳實施例討論」中所討論的實例。
上述電極的中心部分和外圍部分可以設置成，從平面圖來看，不重疊於面對著光接受部分的區域中的矽基片與陽極部分和陰極部分中的一部分之間的pn結。例如，從平面圖來看，上述電極的執行部分和外圍部分可以設置成夾著在矽基片與面對著光接受部分的區域中的矽基片與陽極部分和陰極部分中的一部分之間的pn結。
採用這類結構，入射光可以輻射具有最高光靈敏度的部分，從而能夠確保高的光靈敏度，同時保持著擊穿強度。
上述電極的中心部分和外圍部分可以相互分開50μm至1000μm的距離。
雙結構電極的中心部分和外圍部分可以相互分開50μm至1000μm的距離，以在光接受部分上形成足夠大的開孔部分，從而改善光靈敏度。在上述距離小於50μm的情況下，就不能形成足夠大的開孔部分。同樣，在上述距離超過1000μm的情況下，可以形成大的開孔部分，但是不能夠獲得穩定電場平板的效應。更佳的距離是在從100μm至500μm的範圍之內。
上述電極的中心部分和外圍部分可以電連接摻氧多晶矽薄膜。
採用這類結構，可以將處於中心部分的接觸部分和外圍部分的接觸部分之間的摻氧多晶矽薄膜區域兩端的電位穩定在恆定數值上，這就能夠保持高的擊穿強度，同時保持高的光靈敏度。
鄰近電極的摻氧多晶矽薄膜的區域可以採用不是氧的雜質進行摻雜。同樣，電極的外圍部分可以重疊於雜質摻雜區域，該摻雜區域處於在摻氧多晶矽中的雜質摻雜區域和非摻雜區域之間界面附近。
採用這類結構，可以採用具有較低電阻的多晶矽薄膜作為電場平板電極，以獲得電場平板效應。此外，由於電極具有由中心部分和外圍部分所構成的雙結構，可以穩定在開孔部分兩端的電位，從而減小在矽基片界面上雜質摻雜的影響。
可以在上述電極的外圍部分和摻氧多晶矽薄膜之間插入一層PSG(磷矽玻璃)薄膜或者BSG(硼矽玻璃)薄膜。
正如以上所討論的，通過在外圍部分和低阻部分之間插入一層PSG薄膜或者BSG薄膜，外圍部分可以通過PSG薄膜或者BSG薄膜與摻氧多晶矽薄膜電容耦合。因此，就不再需要形成PSG薄膜或者BSG薄膜的較窄的接觸圖形。進而，可以獲得在摻氧多晶矽薄膜兩端的電位穩定，這就可以抑止由於雜質摻雜而引起的pnp電晶體的電流放大倍數hFE的減小或者光靈敏度的變化。
根據本發明的雙向光控晶閘管包括在一個矽基片上的一對兩個光控晶閘管器件，各個光控晶閘管器件可以是上述光控晶閘管器件中的任何一個。兩個光控晶閘管器件中的第一光控晶閘管器件具有一個第一電極，並且第一電極電連接第一光控晶閘管器件的陽極區域和陰極區域中的一個區域。第二光控晶閘管器件具有一個第二電極，並且第二電極電連接第二光控晶閘管器件的陽極區域和陰極區域中的一個區域。第一電極也電性能連接第二光控晶閘管器件的陽極區域和陰極區域中沒有電性能連接第二電極的另一個區域，並且第二電極也電性能連接著第一光控晶閘管器件的陽極區域和陰極區域中沒有電性能連接著第一電極的另一個區域。雙向光控晶閘管器件還包括一個用作位溝道阻擋器的雜質區域，並且形成在矽基片的第一主表面上，以環繞著第一和第二光控晶閘管器件。
採用這類結構，就有可能實現高的擊穿強度和優良的光靈敏度，同時將pnp電晶體的hFE保持在一個高的水平上，並且抑止在光靈敏度上的變化。
上述光控晶閘管器件或者雙向光控晶閘管器件可以與諸如LED器件相組合，一形成一種光耦合器。這類光耦合器可形成一種小型、高性能的光元件，因為它採用了具有減小尺寸、高靈敏度和高擊穿強度的光控晶閘管或雙向光控晶閘管。
儘管已經詳細討論和說明了本發明，但是可以清楚地理解到，這些只是用於說明，只是實例，並不是任何限制，本發明的精神和範圍只由後附權利要求的項目所限制。
權利要求
1.一種光控晶閘管器件，它包括一個矽基片(1)；一個電晶體部分，它包括一個陽極區域(3，3』)，一個柵極區域(4』，4)和一個陰極區域(6』，6)並且設置在矽基片的第一主表面上；一個光接受部分，用於接受來自外邊的光；和，一個電極(7，7』)，它電連接所述陽極區域和所述陰極區域中的一個區域；其特徵在於所述光接受部分包括一層設置在所述矽基片上的氧插座多晶矽薄膜(11)並且設置成環繞著所述電晶體部分，和，所述電極(7，7』)設置在所述電晶體部分上並且具有雙結構，該雙結構包括一個中心部分(7a，7a』)和一個環繞著中心部分的外圍部分(7b，7b』)並且中心部分和外圍部分進行電連接。
2.如權利要求1所述的光控晶閘管器件，其特徵在於所述電極(7，7』)的所述中心部分(7a，7a』)和所述外圍部分(7b，7b』)，在平面圖上，不重疊於在所述矽基片和面對著所述光接受部分區域中的所述陽極區域(3，3』)和所述陰極區域(6，6』)中的一個區域之間的pn結。
3.一種雙向光控晶閘管器件，它包括在所述矽基片(1)上的一對兩個光控晶閘管(50a，50b)，所述各個光控晶閘管器件是如權利要求2所述的光控晶閘管，其特徵在於兩個光控晶閘管器件中的一個第一光控晶閘管具有一個第一電極並且所述第一電極電連接著第一光控晶閘管器件的陽極區域和陰極區域中的一個區域，一個第二光控晶閘管具有一個第二電極並且所述第二電極電連接第二光控晶閘管器件的陽極區域和陰極區域中的一個區域，所述第一電極電連接著所述第二光控晶閘管器件的陽極區域和陰極區域中沒有電性能連接著所述第二光控晶閘管的另一個區域，和，所述第二電極電連接著所述第一光控晶閘管器件的陽極區域和陰極區域中沒有電連接所述第一光控晶閘管的另一個區域，所述雙向光控晶閘管器件還包括一個用作為溝道阻擋器的雜質摻雜區域並且形成在矽基片的第一主表面上，以環繞著所述第一和第二光控晶閘管。
4.如權利要求2所述的光控晶閘管器件，其特徵在於所述電極(7，7』)的所述中心部分(7a，7a』)和所述外圍部分(7b，7b』)設置成夾在，在平面圖上，所述矽基片和面對著所述光接受部分區域中的所述陽極區域(3，3』)和所述陰極區域(6，6』)中的一個區域之間的pn結。
5.一種雙向光控晶閘管器件，它包括在所述矽基片(1)上的一對兩個光控晶閘管(50a，50b)，所述各個光控晶閘管器件是如權利要求4所述的光控晶閘管，其特徵在於兩個光控晶閘管器件中的一個第一光控晶閘管具有一個第一電極並且所述第一電極電連接第一光控晶閘管器件的陽極區域和陰極區域中的一個區域，一個第二光控晶閘管具有一個第二電極並且所述第二電極電連接第二光控晶閘管器件的陽極區域和陰極區域中的一個區域，所述第一電極電連接著所述第二光控晶閘管器件的陽極區域和陰極區域中沒有電連接所述第二光控晶閘管的另一個區域，和，所述第二電極電連接所述第一光控晶閘管器件的陽極區域和陰極區域中沒有電性能連接著所述第一光控晶閘管的另一個區域，所述雙向光控晶閘管器件還包括一個用作為溝道阻擋器的雜質摻雜區域並且形成在矽基片的第一主表面上，以環繞著所述第一和第二光控晶閘管。
6.一種使用如權利要求1所述的光控晶閘管器件(50a，50b)的電子設備。
7.如權利要求1所述的光控晶閘管器件，其特徵在於所述電極(7，7』)的所述中心部分(7a，7a』)和所述外圍部分(7b，7b』)相互之間分開50μm至1000μm的距離。
8.一種雙向光控晶閘管器件，它包括在所述矽基片(1)上的一對兩個光控晶閘管(50a，50b)，所述各個光控晶閘管器件是如權利要求7所述的光控晶閘管，其特徵在於兩個光控晶閘管器件中的一個第一光控晶閘管具有一個第一電極並且所述第一電極電連接第一光控晶閘管器件的陽極區域和陰極區域中的一個區域，一個第二光控晶閘管具有一個第二電極並且所述第二電極電連接第二光控晶閘管器件的陽極區域和陰極區域中的一個區域，所述第一電極電連接所述第二光控晶閘管器件的陽極區域和陰極區域中沒有電性能連接著所述第二光控晶閘管的另一個區域，和，所述第二電極電連接所述第一光控晶閘管器件的陽極區域和陰極區域中沒有電連接所述第一光控晶閘管的另一個區域，所述雙向光控晶閘管器件還包括一個用作為溝道阻擋器的雜質摻雜區域並且形成在矽基片的第一主表面上，以環繞著所述第一和第二光控晶閘管。
9.如權利要求1所述的光控晶閘管器件，其特徵在於所述電極(7，7』)的所述中心部分(7a，7a』)和所述外圍部分(7b，7b』)電連接所述摻氧多晶矽薄膜(11)。
10.一種雙向光控晶閘管器件，它包括在所述矽基片(1)上的一對兩個光控晶閘管(50a，50b)，所述各個光控晶閘管器件是如權利要求9所述的光控晶閘管，其特徵在於兩個光控晶閘管器件中的一個第一光控晶閘管具有一個第一電極並且所述第一電極電連接著第一光控晶閘管器件的陽極區域和陰極區域中的一個區域，一個第二光控晶閘管具有一個第二電極並且所述第二電極電連接第二光控晶閘管器件的陽極區域和陰極區域中的一個區域，所述第一電極電連接所述第二光控晶閘管器件的陽極區域和陰極區域中沒有電連接所述第二光控晶閘管的另一個區域，和，所述第二電極電連接所述第一光控晶閘管器件的陽極區域和陰極區域中沒有電連接所述第一光控晶閘管的另一個區域，所述雙向光控晶閘管器件還包括一個用作為溝道阻擋器的雜質摻雜區域並且形成在矽基片的第一主表面上，以環繞著所述第一和第二光控晶閘管。
11.如權利要求9所述的光控晶閘管器件，其特徵在於鄰近於所述電極的所述摻氧多晶矽薄膜(11)的區域(13)所摻雜的雜質不是氧。
12.一種雙向光控晶閘管器件，它包括在所述矽基片(1)上的一對兩個光控晶閘管(50a，50b)，所述各個光控晶閘管器件是如權利要求9所述的光控晶閘管，其特徵在於兩個光控晶閘管器件中的一個第一光控晶閘管具有一個第一電極並且所述第一電極電連接第一光控晶閘管器件的陽極區域和陰極區域中的一個區域，一個第二光控晶閘管具有一個第二電極並且所述第二電極電連接第二光控晶閘管器件的陽極區域和陰極區域中的一個區域，所述第一電極電連接所述第二光控晶閘管器件的陽極區域和陰極區域中沒有電連接所述第二光控晶閘管的另一個區域，和，所述第二電極電連接所述第一光控晶閘管器件的陽極區域和陰極區域中沒有電連接所述第一光控晶閘管的另一個區域，所述雙向光控晶閘管器件還包括一個用作為溝道阻擋器的雜質摻雜區域並且形成在矽基片的第一主表面上，以環繞著所述第一和第二光控晶閘管。
13.如權利要求11所述的光控晶閘管器件，其特徵在於所述電極(7，7』)的所述外圍部分(7b，7b』)重疊於所述雜質摻雜區域(11)的區域上，該區域處於在雜質摻雜區域(13)和非摻雜區域之間界面的附近。
14.一種雙向光控晶閘管器件，它包括在所述矽基片(1)上的一對兩個光控晶閘管(50a，50b)，所述各個光控晶閘管器件是如權利要求9所述的光控晶閘管，其特徵在於兩個光控晶閘管器件中的一個第一光控晶閘管具有一個第一電極並且所述第一電極電連接第一光控晶閘管器件的陽極區域和陰極區域中的一個區域，一個第二光控晶閘管具有一個第二電極並且所述第二電極電連接第二光控晶閘管器件的陽極區域和陰極區域中的一個區域，所述第一電極電連接所述第二光控晶閘管器件的陽極區域和陰極區域中沒有電連接所述第二光控晶閘管的另一個區域，和，所述第二電極電連接著所述第一光控晶閘管器件的陽極區域和陰極區域中沒有電連接所述第一光控晶閘管的另一個區域，所述雙向光控晶閘管器件還包括一個用作為溝道阻擋器的雜質摻雜區域並且形成在矽基片的第一主表面上，以環繞著所述第一和第二光控晶閘管。
15.如權利要求11所述的光控晶閘管器件，其特徵在於在所述電極(7，7』)的所述外圍部分(7b，7b』)和所述摻氧多晶矽薄膜(11)的雜質摻雜區域(13)之間插入一層PSG(磷矽玻璃)薄膜或者BSG(硼矽玻璃)薄膜(14)。
16.一種雙向光控晶閘管器件，它包括在所述矽基片(1)上的一對兩個光控晶閘管(50a，50b)，所述各個光控晶閘管器件是如權利要求9所述的光控晶閘管，其特徵在於兩個光控晶閘管器件中的一個第一光控晶閘管具有一個第一電極並且所述第一電極電連接第一光控晶閘管器件的陽極區域和陰極區域中的一個區域，一個第二光控晶閘管具有一個第二電極並且所述第二電極電連接第二光控晶閘管器件的陽極區域和陰極區域中的一個區域，所述第一電極電連接所述第二光控晶閘管器件的陽極區域和陰極區域中沒有電連接所述第二光控晶閘管的另一個區域，和，所述第二電極電連接所述第一光控晶閘管器件的陽極區域和陰極區域中沒有電連接所述第一光控晶閘管的另一個區域，所述雙向光控晶閘管器件還包括一個用作為溝道阻擋器的雜質摻雜區域並且形成在矽基片的第一主表面上，以環繞著所述第一和第二光控晶閘管。
17.一種雙向光控晶閘管器件，它包括在所述矽基片(1)上的一對兩個光控晶閘管(50a，50b)，所述各個光控晶閘管器件是如權利要求9所述的光控晶閘管，其特徵在於兩個光控晶閘管器件中的一個第一光控晶閘管具有一個第一電極並且所述第一電極電連接第一光控晶閘管器件的陽極區域和陰極區域中的一個區域，一個第二光控晶閘管具有一個第二電極並且所述第二電極電連接第二光控晶閘管器件的陽極區域和陰極區域中的一個區域，所述第一電極電連接著所述第二光控晶閘管器件的陽極區域和陰極區域中沒有電連接所述第二光控晶閘管的另一個區域，和，所述第二電極電連接所述第一光控晶閘管器件的陽極區域和陰極區域中沒有電連接所述第一光控晶閘管的另一個區域，所述雙向光控晶閘管器件還包括一個用作為溝道阻擋器的雜質摻雜區域並且形成在矽基片的第一主表面上，以環繞著所述第一和第二光控晶閘管。
18.一種使用如權利要求17所述的雙向光控晶閘管器件(50)的電子設備。
全文摘要
為了提供一種具有高的擊穿電壓和很少變化光靈敏度的光控晶閘管，採用改善器件的靈敏度和擊穿電壓同時又保持器件小尺寸的方法，該器件包括一個矽基片(1)；一個電晶體部分，它包括一個陽極區域(3，3』)，一個柵極區域(4』，4)和一個陰極區域(6』，6)並且設置在矽基片的第一主表面上；一個光接受部分，用於接受來自外邊的光；和一個電極(7，7』)，用於建立在陽極區域和陰極區域之間的歐姆接觸。光接受部分包括一層通過透明絕緣薄膜(10)重疊在所述矽基片上的摻氧多晶矽薄膜(11)並且設置成環繞著所述電晶體部分。電極(7，7』)設置在所述電晶體部分上並且具有雙結構，該雙結構包括一個中心部分(7a，7a』)和一個環繞著中心部分的外圍部分(7b，7b』)並且中心部分和外圍部分進行電連接。
文檔編號H01L21/00GK1591912SQ20041007692
公開日2005年3月9日 申請日期2004年9月2日 優先權日2003年9月2日
發明者中島聰司, 岡田正剛 申請人:夏普株式會社