專利名稱：雙向光控晶閘管芯片、光起弧耦合器及固體繼電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種雙向光控晶閘管芯片、使用此芯片的起弧型耦合器、以及使用此起弧型耦合器的固體繼電器(以下簡稱SSR)。
到目前為止，存在圖35～圖37所示的這種結(jié)構(gòu)的雙向光控晶閘管。而且，圖35是平面圖，圖36是沿圖35中的A-A′箭頭觀察的截面圖，且圖37是等效電路圖。例如，此雙向光控晶閘管4由在N型硅襯底1之上形成的CH(溝道)1的光控晶閘管和CH2的光控晶閘管構(gòu)成。通過光照射施加柵觸發(fā)信號來控制SSR的導通·截止以便作為光起弧耦合器，正廣泛采用這種雙向晶閘管4。
而且，5、5′是陽極擴散區(qū)(P型)，6、6′是P柵擴散區(qū)(P型)，7、7′是陰極擴散區(qū)(N型)，8、8′是柵電阻，9、9′是鋁電極，10是鋁布線。而且，電極T2形成在鋁電極9正上方，以便通過鋁電極9與陽極擴散區(qū)5及陰極擴散區(qū)7連接。同樣地，電極T1形成在鋁電極9′正上方，以便通過鋁電極9′與陽極擴散區(qū)5′及陰極擴散區(qū)7′連接。并且，從圖中右側(cè)的陽極擴散區(qū)5′到左側(cè)陰極擴散區(qū)7，形成有構(gòu)成圖37中的CH1的光控晶閘管2的PNPN部。此外，從圖中左側(cè)的陽極擴散區(qū)5到右側(cè)的陰極擴散區(qū)7′，形成有構(gòu)成CH2的光控晶閘管3的PNPN部。
圖36是表示本雙向光控晶閘管中的鈍化結(jié)構(gòu)的N型硅襯底1的截面圖。從N型襯底1上的鋁布線10左側(cè)的陰極擴散區(qū)7上直至鋁布線10的陽極擴散區(qū)5′上形成SiO2膜15。并且，在此SiO2膜15上形成摻氧半絕緣多晶硅膜16，在摻氧半絕緣多晶硅膜16上利用化學氣相生長法形成SiN膜17。并且，在上述左側(cè)之中，從SiN膜17上直至P柵擴散區(qū)6上形成鋁電極9，并連接到電極T2。另一方面，在上述右側(cè)中，從SiN膜17上直至陽極擴散層5′上形成鋁電極9′，并連接到上述電極T1。并且，如圖35所示，在SiN膜17上，以相互總寬度形成隔離本雙向光控晶閘管的圖中左側(cè)和右側(cè)的鋁布線10，并與N型硅襯底1連接。如此，使摻氧半絕緣多晶硅膜16的兩端和中央與鋁電極9、9′、10接觸，在鋁電極9、9′和鋁電極10之間形成電位梯度，緩和Si-SiO2界面的電場集中。如此，就形成了有利于高耐壓的場板結(jié)構(gòu)。而且，18是N+層，19是耗盡層。
交流中使用的光起弧型耦合器一般地按如下方式工作。即，在圖37中，在對電極T1-電極T2間偏置施加比元件的導通電壓(約1.5V)還要高的交流電壓的條件下，首先，電極T1側(cè)就會處于比電極T2側(cè)更高的正電位情況，當雙向光控晶閘管4接收來自LED(發(fā)光二極管)(未圖示)的光信號時，CH1側(cè)的NPN晶體管Q2就成為導通狀態(tài)。于是，引出CH1側(cè)的PNP晶體管Q1的基極電流，且此PNP晶體管Q1導通。接著，利用PNP晶體管Q1的集電極電流、將基極電流供給到CH1側(cè)的NPN晶體管Q2，通過正反饋CH1側(cè)的PNPN部導通，就從上述電極T1向電極T2流過對應(yīng)于交流電路負載的導通電流。此時，由于在CH2側(cè)上施加相反方向的偏壓，所以就不會引起PNPN部的正反饋，而僅1次光電流流過。在下一個半周期期間，上述電極T2處于比電極T1更高正電位的情況下，CH2側(cè)的PNPN部就與上述情況相同地進行正反饋工作并導通，在CH1側(cè)僅有1次光電流流過。
由此，上述雙向光控晶閘管4就在連續(xù)照射來自上述LED光的情況下導通。另一方面，在沒有來自上述LED光的情況下，上述雙向光控晶閘管4就保持電流值(稱為IH)并截止。由此，就起到開關(guān)的作用。而且，涉及上述這種光起弧耦合器所使用的雙向光控晶閘管的現(xiàn)有技術(shù)文獻，例如有特開平10-242449號公報。
但是，在上述現(xiàn)有雙向光控晶閘管中，存在下面這樣的問題。即，為了提高感光度而進行高感光度化時，就會使相反的耐噪聲特性即整流特性和dv/dt特性下降。即，對于整流特性及dv/dt特性和感光度而言，具有所謂折沖關(guān)系，這成為雙向光控晶閘管的特性上最重要的設(shè)計課題。在此，對dv/dt特性而言，作為“臨界截止電壓上升率”，為了使雙向光控晶閘管具有作為器件的正常功能，就需要1000V/μs或1000V/μs以上的臨界截止電壓上升率。
而且，從使用設(shè)備來看，由于能夠以很少的電流進行控制，所以，就存在低功耗的優(yōu)點和可通過微機等直接驅(qū)動的優(yōu)點等，這是來自使用者強烈要求的重要特性。
在此，說明上述整流特性。所謂整流特性，在正常工作的情況下，如圖38(包含圖35中的A-A′的整體的橫截面圖)所示，CH1導通的交流的半周期期間中沒有光入射的情況，在此半周期期間，通過上述PNPN部的電流保持特性持續(xù)導通狀態(tài)。并且，如圖39(包含圖35中的陽極擴散區(qū)5及陰極擴散區(qū)7′的整體的橫截面圖)所示可知，進行到下半個周期時，不限于光入射，CH2都不導通。但是，進行開關(guān)的交流電路中存在電感(L)負載的情況下，由于導通電壓的相位比在電極T1-電極T2間施加的交流電壓的相位進一步延遲，所以，在CH1截止時刻，預先在電極T1-電極T2間施加相反相位的交流電壓。因此，在CH1截止的時刻，在CH2側(cè)施加了表現(xiàn)出急劇上升的相反相位的電壓。
為此，上述雙向光控晶閘管4的N型硅襯底1中所殘留的空穴11就會在消失前如箭頭標記(A)所示，向光控晶閘管3側(cè)的P柵擴散區(qū)6′移動，盡管沒有光入射，CH2側(cè)的NPN晶體管Q4也會導通，同時促進CH2側(cè)的正反饋作用，從而導致CH2導通這種誤操作(整流失敗)。
即，所謂上述“整流特性”是表示不引起上述這種整流失敗所能控制的最大工作電流值Icom的特性。并且，在高感光度化過程中，存在所謂此整流特性下降的交換相關(guān)、如何提高此整流特性，并成為超越高感光度化的課題。
當然，在防止上述整流失敗的情況下，也可抑制N型硅襯底1中所殘留的空穴“從光控晶閘管2側(cè)向光控晶閘管3側(cè)的P柵擴散區(qū)6′移動。但是，在具有圖35～圖37所示結(jié)構(gòu)的現(xiàn)有雙向光控晶閘管4中，如上所述，其鈍化結(jié)構(gòu)如圖36所示，在鋁電極9、9′和鋁電極10之間形成電位梯度，緩和了Si-SiO2界面的電場集中，構(gòu)成可利于進行高耐壓化的場板結(jié)構(gòu)。但是，這種結(jié)構(gòu)與整流特性的改善無直接關(guān)系，不能抑制在光控晶閘管2側(cè)產(chǎn)生的殘留在N型硅襯底1中的空穴11向光控晶閘管3側(cè)的P柵擴散區(qū)6′的移動。
接著，說明上述臨界截止電場上升率dv/dt特性。在陽極擴散區(qū)5、5′和陰極擴散區(qū)7、7′之間施加急劇上升的電壓脈沖時，即使沒有光信號，雙向光控晶閘管4也會導通，產(chǎn)生誤動作。其理由是因為，變位電流流入接收原有光信號的P柵擴散區(qū)6、6′，變位電流作為觸發(fā)電流的作用。這種誤動作特別是在高溫狀態(tài)下產(chǎn)生。即，不產(chǎn)生上述誤工作的最大電壓上升率是臨界截止電壓上升率dv/dt。并且，也就存在此臨界截止電壓上升率dv/dt與高感光度化下降這種折衷相關(guān)。即，如何提高此dv/dt特性就成為超越高感光度化的課題。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的課題在于提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)感光度、提高具有此感光度和折衷關(guān)系的整流特性及臨界截止電壓上升率dv/dt特性的雙向光控晶閘管。
為了解決上述課題，本發(fā)明的雙向光控晶閘管芯片的特征在于，作為一種半導體芯片，包括第一導電類型的襯底；一對光控晶閘管部分，該一對光控晶閘管部分含有在上述第一導電類型襯底的表面上同時設(shè)置的第二導電類型的第一擴散層、上述第二導電類型的第二擴散層、在此第二擴散層內(nèi)形成的上述第一導電類型的第三擴散層，其中上述一對光控晶閘管部分中的一個光控晶閘管部分配置在上述半導體芯片的一側(cè)，另一方面，另一個光控晶閘管部分配置在上述半導體芯片的另一側(cè)；構(gòu)成上述一個光控晶閘管部分的上述第一擴散層，與構(gòu)成上述另一個光控晶閘管部分的上述第二擴散層及第三擴散層相對置；構(gòu)成上述另一個光控晶閘管部分的上述第一擴散層，與構(gòu)成上述一個光控晶閘管部分的上述第二擴散層及第三擴散層相對置；在上述一對光控晶閘管部分間產(chǎn)生的2個溝道不相互交叉而彼此平行，其中包括在構(gòu)成上述襯底上的上述一對光控晶閘管部分的2個上述第二擴散層之間形成以抑制載流子移動的載流子移動抑制區(qū)域。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，在施加交流電壓的半周期期間，通過在構(gòu)成上述2個光控晶閘管部分的2個第二擴散層之間形成的載流子移動抑制區(qū)域就能夠抑制在上述成對的2個溝道中的一個溝道根據(jù)光信號而導通時，上述襯底中產(chǎn)生并殘留的載流子移動。其結(jié)果，在下一個半周期期間，上述襯底中殘留的載流子就移動到構(gòu)成另一個溝道的光控晶閘管部分的上述第二擴散層，就能夠防止盡管沒有光入射而使上述另一個溝道導通。因此，能夠減少因整流失敗的誤操作，并改善整流特性。
在此，所謂上述第一導電類型及第二導電類型指的是N型或P型，上述第一導電類型為N型時上述第二導電類型為P型，上述第一導電類型為P型時上述第二導電類型為N型。
此外，在第一實施例中，上述載流子移動抑制區(qū)域含有摻雜了磷的摻氧半絕緣多晶硅膜；上述摻雜了磷的摻氧半絕緣多晶硅膜通過鋁電極與上述襯底電連接。
根據(jù)此實施例，在上述第一導電類型是N型、上述第二導電類型是P型、上述襯底是硅襯底的情況下，增大了上述N型硅襯底的表面中的上述載流子移動抑制區(qū)域的硅界面能級(Qss)。其結(jié)果，在上述摻雜了磷的摻氧半絕緣多晶硅膜的區(qū)域中，能夠減少N型硅襯底內(nèi)的少數(shù)載流子即空穴，并能夠促進上述空穴的壽命下降。因此，其結(jié)果是，可以改善整流特性。
此外，在第一實施例中，上述載流子移動抑制區(qū)域還含有在上述襯底的表面上形成的載流子吸收用二極管。
根據(jù)此實施例，上述N型硅襯底內(nèi)的少數(shù)載流子即空穴被構(gòu)成上述載流子吸收用二極管的P型擴散區(qū)所吸收，縮短了上述空穴的壽命。因此，與根據(jù)上述的上述摻雜了磷的摻氧半絕緣多晶硅膜而產(chǎn)生的效應(yīng)相結(jié)合，就能夠更加確實地改善整流特性。
此外，在第一實施例中，上述載流子吸收用二極管具有比上述摻雜了磷的摻氧半絕緣多晶硅膜的外徑還要小的外徑，并且，與上述襯底側(cè)相對側(cè)通過上述鋁電極與上述襯底電連接。
根據(jù)此實施例，在上述N型硅襯底的表面，可設(shè)置因摻雜了磷的摻氧半絕緣多晶硅膜的存在而引起的硅界面能級Qss增大的區(qū)域。因此，能夠有效地抽取靠上述載流子吸收用二極管產(chǎn)生的效應(yīng)和靠上述摻雜了磷的摻氧半絕緣多晶硅膜產(chǎn)生的效應(yīng)。
此外，在第一實施例中，與上述第一擴散層電連接的第一電極和上述載流子移動抑制區(qū)域的間隔，以及與上述第三擴散層電連接的第二電極和上述載流子移動抑制區(qū)域的間隔之中，無論是哪一方狹窄的一方間隔至少為30μm。
根據(jù)此實施例，在使用上述載流子移動抑制區(qū)域的結(jié)構(gòu)的情況下，能夠獲得400V或400V以上的耐壓。
此外，在第一實施例中，在上述2個溝道之間形成上述載流子移動抑制區(qū)域，以使其不與各溝道交叉。
根據(jù)此實施例，利用區(qū)域面積小的上述載流子移動抑制區(qū)域，抑制上述襯底中的殘留載流子向構(gòu)成截止側(cè)的溝道的光控晶閘管部分的上述第二擴散層的移動，就能夠改善整流特性。
此外，在第一實施例中，上述載流子移動抑制區(qū)域與上述2個溝道分別交叉。
根據(jù)此實施例，在上述第一擴散區(qū)和第三擴散區(qū)之間施加急劇上升的電壓脈沖的情況下，能夠利用含有與上述兩個溝道分別交叉而形成的上述摻雜了磷的摻氧半絕緣多晶硅膜和鋁電極的載流子移動抑制區(qū)域，來抑制變位電流流入接收了原有光信號的上述第二擴散區(qū)。其結(jié)果，能夠防止即使沒有光信號而使上述光控晶閘管部分導通，能夠提高dv/dt特性。
此外，在第一實施例中，與上述第一擴散層電連接的第一電極和上述載流子移動抑制區(qū)域的間隔，以及與上述第三擴散層電連接的第二電極和上述載流子移動抑制區(qū)域的間隔之中，無論是哪一方狹窄的一方間隔至少為30μm。
根據(jù)此實施例，在使用與上述兩個溝道分別交叉的載流子移動抑制區(qū)域的結(jié)構(gòu)的情況下，能夠獲得400V或400V以上的耐壓。
此外，在第一實施例中，上述載流子移動抑制區(qū)域與上述2個溝道分別交叉。
根據(jù)此實施例，在上述第一擴散區(qū)和第三擴散區(qū)之間施加急劇上升的電壓脈沖的情況下，能夠利用含有與上述兩個溝道分別交叉而形成的上述摻雜了磷的摻氧半絕緣多晶硅膜和鋁電極的載流子移動抑制區(qū)域，來抑制變位電流流入接收了原有光信號的上述第二擴散區(qū)。其結(jié)果，就能夠防止即使沒有光信號而使上述光控晶閘管部分導通，能夠提高dv/dt特性。
此外，在第一實施例中，與上述第一擴散層電連接的第一電極和上述載流子移動抑制區(qū)域的間隔，以及與上述第三擴散層電連接的第二電極和上述載流子移動抑制區(qū)域的間隔之中，任何一個狹窄的間隔至少為30μm。
根據(jù)此實施例，在含有上述載流子吸收用二極管，同時使用與上述兩個溝道分別交叉的載流子移動抑制區(qū)域的結(jié)構(gòu)的情況下，能夠獲得400V或400V以上的耐壓。
此外，在第一實施例中，上述載流子吸收用二極管具有比上述摻雜了磷的摻氧半絕緣多晶硅膜的外徑還要小的外徑，并且，與上述襯底側(cè)相對的側(cè)通過上述鋁電極與上述襯底電連接。
根據(jù)此實施例，在上述N型硅襯底的表面，可設(shè)置因摻雜了磷的摻氧半絕緣多晶硅膜的存在而引起的硅界面能級Qss增大的區(qū)域。因此，能夠有效地抽取靠上述載流子吸收用二極管產(chǎn)生的效應(yīng)和靠上述摻雜了磷的摻氧半絕緣多晶硅膜產(chǎn)生的效應(yīng)。
此外，本發(fā)明的雙向光控晶閘管芯片，其特征在于，作為一個半導體芯片，包括第一導電類型的襯底；一對光控晶閘管部分，該一對光控晶閘管部分含有同時設(shè)置在上述第一導電類型的襯底的表面上的第二導電類型的第一擴散層、上述第二導電類型的第二擴散層、在此第二擴散層內(nèi)形成的上述第一導電類型的第三擴散層的一對光控晶閘管部分，其中上述一對光控晶閘管部分中的一個光控晶閘管部分配置在上述半導體芯片的一側(cè)，另一方面，另一個光控晶閘管部分配置在上述半導體芯片的另一側(cè)；構(gòu)成上述一個光控晶閘管部分的上述第一擴散層，與構(gòu)成上述另一個光控晶閘管部分的上述第二擴散層及第三擴散層相對置；構(gòu)成上述另一個光控晶閘管部分的上述第一擴散層，與構(gòu)成上述一個光控晶閘管部分的上述第二擴散層及第三擴散層相對置；在上述一對光控晶閘管部分間產(chǎn)生的2個溝道不相互交叉而彼此平行，其中包括在上述襯底上并且在與構(gòu)成上述一對光控晶閘管部分的2個上述第一擴散層和上述襯底的結(jié)合部附近、及在與構(gòu)成上述一對的光控晶閘管部分的2個上述第二擴散層和上述襯底的結(jié)合部附近與上述溝道交叉形成以抑制載流子的移動的摻雜了磷的摻氧半絕緣多晶硅膜。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，通過在構(gòu)成上述兩個光控晶閘管部分的兩個第二擴散層之間形成的摻雜了磷的摻氧半絕緣多晶硅膜，抑制上述襯底中殘留的載流子向隨后導通的溝道的上述第二擴散層的移動。其結(jié)果，在下一個半周期期間，就能夠防止盡管沒有光入射而使上述溝道導通，并改善整流特性。
并且，在上述第一擴散區(qū)和第三擴散區(qū)之間施加急劇上升的電壓脈沖的情況下，能夠利用含有與上述兩個溝道分別交叉而形成的上述摻雜了磷的摻氧半絕緣多晶硅膜和鋁電極的載流子移動抑制區(qū)域，來抑制變位電流流入接收了原有光信號的上述第二擴散區(qū)。其結(jié)果，就能夠防止即使沒有光信號而使上述光控晶閘管部分導通，能夠提高dv/dt特性。
此外，在第一實施例中，包括在上述成對的2個光控晶閘管部分之間，與上述2個溝道分別交叉，由Al形成并與上述襯底電連接的Al保護環(huán)。
上述摻雜了各磷的摻氧半絕緣多晶硅膜與上述Al保護環(huán)的間隔至少為30μm。
根據(jù)此實施例，在使用上述摻雜了磷的摻氧半絕緣多晶硅膜的結(jié)構(gòu)的情況下，能夠獲得400V或400V以上的耐壓。
此外，本發(fā)明的雙向光控晶閘管芯片，其特征在于，作為一個半導體芯片，包括第一導電類型的襯底；一對光控晶閘管部分，該一對光控晶閘管部分含有在上述第一導電類型的襯底的表面上同時設(shè)置的第二導電類型的第一擴散層、上述第二導電類型的第二擴散層、在此第二擴散層內(nèi)形成的上述第一導電類型的第三擴散層，其中上述一對光控晶閘管部分中的一個光控晶閘管部分配置在上述半導體芯片的一側(cè)，另一方面，另一個光控晶閘管部分配置在上述半導體芯片的另一側(cè)；構(gòu)成上述一個光控晶閘管部分的上述第一擴散層，與構(gòu)成上述另一個光控晶閘管部分的上述第二擴散層及第三擴散層相對置；構(gòu)成上述另一個光控晶閘管部分的上述第一擴散層，與構(gòu)成上述一個光控晶閘管部分的上述第二擴散層及第三擴散層相對置；在上述一對光控晶閘管部分間產(chǎn)生的2個溝道不相互交叉而彼此平行，其中包括在構(gòu)成上述襯底上的上述一對光控晶閘管部分的2個上述第二擴散層之間并且在上述2個第二擴散層和上述襯底的結(jié)合部附近分別在上述2個溝道之間與各溝道不交叉而形成以抑制載流子移動的摻雜了磷的摻氧半絕緣多晶硅膜。
根據(jù)此實施例，通過在構(gòu)成上述兩個光控晶閘管部分的兩個第二擴散層之間形成的摻雜了磷的摻氧半絕緣多晶硅膜，抑制上述襯底中殘留的載流子向隨后導通的溝道的上述第二擴散層移動。其結(jié)果，在下一個半周期期間，就能夠防止盡管沒有光入射而使上述溝道導通，并改善整流特性。
此外，在第一實施例中，與上述第一擴散層電連接的第一電極和上述上述摻雜了磷的摻氧半絕緣多晶硅膜的間隔及與上述第三擴散層電連接的第二電極和上述上述摻雜了磷的摻氧半絕緣多晶硅膜的間隔中，任何一個狹窄的間隔至少為30μm，上述2個摻雜了磷的摻氧半絕緣多晶硅膜中的相互的間隔至少為30μm。
根據(jù)此實施例，在使用上述摻雜了磷的摻氧半絕緣多晶硅膜的結(jié)構(gòu)的情況下，能夠獲得400V或400V以上的耐壓。
此外，在第一實施例中，在上述襯底上，對于各個上述成對的光控晶閘管部分，在包含上述第一擴散層和上述襯底的結(jié)合部附近、及上述第二擴散層和上述襯底的結(jié)合部附近同時還在包圍第一擴散層及第二擴散層的環(huán)狀區(qū)域中，形成由摻雜了磷的摻氧半絕緣多晶硅膜構(gòu)成的透明保護環(huán)。
根據(jù)此實施例，在包圍第一擴散層及第二擴散層的環(huán)狀區(qū)域內(nèi)形成透明保護環(huán)。因此，能夠減小包圍上述第一擴散層及上述第二擴散層的區(qū)域的遮光面積，能夠提高感光度。
此外，在第一實施例中，還包括在構(gòu)成上述各光控晶閘管部分的第二擴散層和襯底之間形成的肖特基勢壘二極管。
根據(jù)此實施例，在整流時，通過上述肖特基勢壘二極管可抑制少數(shù)載流子(空穴)從構(gòu)成導通了的溝道的光控晶閘管部分的上述第二擴散層向上述N型襯底的注入。因此，減少了上述襯底內(nèi)的殘留載流子量，能夠進一步改善整流特性。
此外，在第一實施例中，上述第一導電類型是N型及P型的任意一種，上述第二導電類型是N型及P型的另一種，在上述各光控晶閘管部分中，在由上述第三擴散區(qū)和第二擴散區(qū)和襯底或由上述第一擴散區(qū)和襯底和第二擴散區(qū)構(gòu)成的NPN晶體管的基極和發(fā)射極電極之間并聯(lián)連接柵電阻和開關(guān)元件；將上述開關(guān)元件的控制端子連接在由上述第三擴散區(qū)和第二擴散區(qū)和襯底或由上述第一擴散區(qū)和襯底和第二擴散區(qū)構(gòu)成的PNP晶體管的基極。
根據(jù)此實施例，在上述PNP晶體管的發(fā)射極電極和上述NPN晶體管的發(fā)射極電極之間偏置的電源電壓的零交點附近，上述開關(guān)元件截止，在上述NPN晶體管中施加對應(yīng)上述柵電阻的電阻值的基極·發(fā)射極電壓。相對于此，在從上述電源電壓的零交點離開的時間內(nèi)，因上述開關(guān)元件導通上述NPN晶體管的基極·發(fā)射極間短路，即使接收光信號，上述NPN晶體管也不能導通。
由此，僅在上述電源電壓的零交點附近，就實現(xiàn)了使光控晶閘管部分導通的零交叉功能。
此外，在第一實施例中，上述開關(guān)元件是金屬氧化膜半導體場效應(yīng)晶體管，上述金屬氧化膜半導體場效應(yīng)晶體管形成在上述襯底的表面上形成的上述第二導電類型的阱內(nèi)，上述阱的擴散深度超過上述第二擴散深度。
根據(jù)此實施例，可使由上述金屬氧化膜半導體場效應(yīng)晶體管的漏擴散區(qū)和上述阱和上述襯底形成的寄生晶體管的電流放大率比，上述阱的擴散深度比上述第二擴散層的擴散深度淺的、具有通常的零交叉功能的雙向光控晶閘管芯片的情況要降低。因此，對上述光控晶閘管部分施加脈沖狀噪音電壓的情況下，通過上述阱和襯底的結(jié)電容，能夠抑制過渡流入上述寄生晶體管的變位電流的放大。
即，目前，利用上述寄生晶體管來放大，抑制起觸發(fā)電流作用的上述變位電流，能夠提高上述光控晶閘管部分可正常工作的上述脈沖狀噪音電壓的最大值即脈沖噪音的承受量。
此外，在第一實施例中，上述阱的擴散深度是上述第二擴散層的擴散深度1倍或1倍以上并且為1.3倍或1.3倍以下。
根據(jù)此實施例，使上述阱的擴散深度為上述第二擴散層的擴散深度1.3倍或1.3倍以下。因此，形成上述阱時就不必使擴散溫度和擴散時間過大，就能夠容易地獲得抑制上述寄生晶體管中的電流放大率的效果。
此外，在第一實施例中，上述開關(guān)元件是金屬氧化膜半導體場效應(yīng)晶體管，上述金屬氧化膜半導體場效應(yīng)晶體管形成在上述襯底的表面上形成的上述第二導電類型的阱內(nèi)，在上述金屬氧化膜半導體場效應(yīng)晶體管中的上述阱內(nèi)形成的漏擴散區(qū)的面積比在上述阱內(nèi)形成的源擴散區(qū)的面積小。
根據(jù)此實施例，由于降低上述寄生晶體管的發(fā)射極面積，就能夠降低上述寄生晶體管的集電極電流。因此，就增加了上述變位電流向上述金屬氧化膜半導體場效應(yīng)晶體管的源擴散區(qū)的分流比。即，減少上述寄生晶體管的電流放大率對上述變位電流的影響，就能夠提高脈沖噪音承受量。
此外，在第一實施例中，
上述漏擴散區(qū)形成在上述阱內(nèi)表面?zhèn)?，上述源擴散區(qū)包圍上述漏擴散區(qū)的周圍形成在上述阱內(nèi)表面?zhèn)取?br> 根據(jù)此實施例，在增大相對于上述漏擴散區(qū)面積比的同時，形成包圍上述漏擴散區(qū)的上述源擴散區(qū)。因此，能夠大幅度地提高上述變位電流向源擴散區(qū)的分流比。其結(jié)果，進一步減少了上述寄生晶體管的電流放大率對上述變位電流的影響，就能夠提高脈沖噪音耐受量。
在第一實施例中，上述開關(guān)元件是金屬氧化膜半導體場效應(yīng)晶體管，上述金屬氧化膜半導體場效應(yīng)晶體管中的至少一部分形成在上述襯底的表面形成的上述第二導電類型的阱內(nèi)，在上述襯底的表面中的上述阱的周圍，形成與上述阱密著的，具有比上述阱中的雜質(zhì)擴散濃度高濃度的雜質(zhì)擴散濃度的第二導電類型的高濃度補償擴散層，上述金屬氧化膜半導體場效應(yīng)晶體管中，未形成在上述阱內(nèi)的區(qū)域形成在上述高濃度補償擴散層內(nèi)。
根據(jù)此實施例，在上述阱的周圍，密著此阱形成高濃度補償擴散層。因此，能夠降低連接上述寄生晶體管的基極的串聯(lián)電阻的電阻值，能夠提高上述變位電流由通過上述阱及上述源擴散區(qū)的路徑被分流的比例。其結(jié)果，進一步減少了上述寄生晶體管的電流放大率對上述變位電流的影響，就能夠提高脈沖噪音耐受量。
此外，在第一實施例中，上述高濃度補償擴散層中的雜質(zhì)濃度為1×1017cm-3或1×1017cm-3以上。
根據(jù)此實施例，上述阱的雜質(zhì)濃度為5×1016cm-3的情況下，能夠充分修正并補償上述阱表面濃度。
此外，在第一實施例中，上述金屬氧化膜半導體場效應(yīng)晶體管中的源擴散區(qū)形成在上述阱內(nèi)，上述金屬氧化膜半導體場效應(yīng)晶體管中的漏擴散區(qū)，與上述源擴散區(qū)相對的一側(cè)面形成在上述阱內(nèi)，另一方面，其余的區(qū)域形成在上述高濃度補償擴散層內(nèi)。
根據(jù)此實施例，通過使由上述金屬氧化膜半導體場效應(yīng)晶體管的漏擴散區(qū)和上述阱和上述襯底形成的寄生晶體管中的基極區(qū)狹窄，就能夠降低上述寄生晶體管的集電極電流。因此，，進一步減少了上述寄生晶體管的電流放大率對上述變位電流的影響，就能夠提高脈沖噪音耐受量。
此外，在第一實施例中，上述金屬氧化膜半導體場效應(yīng)晶體管中的漏擴散區(qū)形成在上述阱內(nèi)，上述金屬氧化膜半導體場效應(yīng)晶體管中的源擴散區(qū)，與上述漏擴散區(qū)相對的一側(cè)面形成在上述阱內(nèi)，另一方面，其余的區(qū)域形成在上述高濃度補償擴散層內(nèi)。
根據(jù)此實施例，在上述阱的周圍，密著此阱形成高濃度補償擴散層。并且，在上述高濃度補償擴散層內(nèi)形成上述源擴散區(qū)的一部分。因此，能夠降低連接上述寄生晶體管的基極的串聯(lián)電阻的電阻值，能夠進一步提高上述變位電流由通過上述阱及上述源擴散區(qū)的路徑被分流的比例。
此外，在第一實施例中，在上述阱內(nèi)形成的向上述漏擴散區(qū)或源擴散區(qū)中的上述一側(cè)延伸的溝道方向的長度為0μm或0μm以上并且為10μm或10μm以下。
根據(jù)此實施例，由于使上述一側(cè)面的寬度為10μm或10μm以下，所以，能夠利用密著在上述阱周圍形成的高濃度擴散層來取得上述效果。并且，由于使上述一側(cè)面的寬度為0μm或0μm以上，不會對上述金屬氧化膜半導體場效應(yīng)晶體管的溝道濃度(即，上述金屬氧化膜半導體場效應(yīng)晶體管的閾值電壓)造成影響。
此外，在第一實施例中，上述金屬氧化膜半導體場效應(yīng)晶體管中的溝道寬度為300μm或300μm以上。
根據(jù)此實施例，由于增長了上述金屬氧化膜半導體場效應(yīng)晶體管的溝道寬度，就能夠降低導通電阻。因此，即使對上述光控晶閘管部分施加上述脈沖狀噪音電壓的情況下，也能使上述金屬氧化膜場效應(yīng)晶體管工作，就能夠進一步提高脈沖噪音耐受量。
此外，在第一實施例中，在上述襯底的表面中形成與上述2個溝道交叉形成的載流子吸收用二極管。
根據(jù)此實施例，在上述第一導電類型是N型、上述第二導電類型是P型、上述襯底是硅襯底的情況下，上述N型硅襯底內(nèi)的少數(shù)載流子即空穴被構(gòu)成上述載流子吸收用二極管的P型擴散區(qū)所吸收，就能夠降低上述空穴的壽命。因此，能夠減少由上述阱和N型硅襯底和上述第二擴散層形成的PNP晶體管的電流放大率。其結(jié)果，通過提高上述柵電阻的電阻值，在將由上述第三擴散層和上述第二擴散層和N型硅襯底形成的噪音特性所容易影響的NPN晶體管的電流放大率設(shè)定為可獲得所希望的耐噪音特性的值的同時，作為具有零交叉功能的雙向光控晶閘管，就能夠維持所必需的感光度和高速工作。
此外，本發(fā)明的光起弧耦合器，其特征在于，由本發(fā)明的雙向光控晶閘管芯片和發(fā)光二極管構(gòu)成。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，使用可改善整流特性的雙向光控晶閘管芯片加以構(gòu)成。因此，能夠提供一種，沒有整流失敗、誤操作少的光起弧耦合器。特別地，在使用具備在上述兩個第一擴散層和上述襯底的結(jié)合部附近、及上述2個第二擴散層和上述襯底的結(jié)合部附近與上述溝道交叉形成的摻雜了磷的摻氧半絕緣多晶硅膜的雙向光控晶閘管芯片加以構(gòu)成的情況下，還能夠提高dv/dt特性，能夠提供進一步減少誤操作的光起弧耦合器。
此外，本發(fā)明的固體繼電器，其特征在于，由本發(fā)明的光起弧耦合器和緩沖電路構(gòu)成。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，由于使用沒有整流失敗、誤操作少的光起弧耦合器，所以能夠提供一種誤操作少的固體繼電器。特別地，在使用由在上述兩個第一擴散層和上述襯底的結(jié)合部附近、及上述2個第二擴散層和上述襯底的結(jié)合部附近與上述溝道交叉設(shè)計形成的摻雜了磷的摻氧半絕緣多晶硅膜的雙向光控晶閘管芯片構(gòu)成的光起弧耦合器的情況下，能夠提高上述雙向光控晶閘管芯片的dv/dt特性，能夠提供一種進一步減少誤操作的固體繼電器。
如上述進一步明確的那樣，由于本發(fā)明的雙向光控晶閘管芯片在襯底上構(gòu)成了成對的2個光控晶閘管部分的2個第二擴散層之間包括抑制載流子移動的載流子移動抑制區(qū)域，所以就能夠抑制上述襯底中的殘存載流子移動到構(gòu)成隨后導通的溝道的光控晶閘管部分的上述第二擴散層。因此，就能夠防止盡管沒有光入射而使上述溝道的導通，也能夠改善整流特性。
此外，本發(fā)明的雙向光控晶閘管芯片，包括在襯底上且在構(gòu)成成對的2個光控晶閘管部分的2個第一擴散層和上述襯底的結(jié)合部附近、及2個第二擴散層和上述襯底的結(jié)合部附近與溝道交叉并摻雜了磷的摻氧半絕緣多晶硅膜，第一導電類型是N型，第二導電類型是P型，上述襯底是硅襯底的情況下，能夠增大上述N型硅襯底的表面中的上述摻雜了磷的摻氧半絕緣多晶硅膜的區(qū)域的硅界面能級Qss。因此，消滅N型硅襯底內(nèi)的少數(shù)載流子即空穴，能夠降低上述空穴的壽命，并能夠改善整流特性。
并且，在上述第一擴散區(qū)和第三擴散區(qū)之間施加電壓脈沖的情況下，能夠抑制變位電流流入上述第二擴散區(qū)。因此，就能夠防止即使沒有光信號而使上述光控晶閘管部分導通，能夠提高dv/dt特性。
此外，由于本發(fā)明的雙向光控晶閘管芯片在襯底上構(gòu)成的成對的2個光控晶閘管部分的2個第二擴散層之間、并且在上述2個第二擴散層和上述襯底的結(jié)合部附近、分別在2個溝道之間包括摻雜了磷的摻氧半絕緣多晶硅膜，第一導電類型是N型，第二導電類型是P型，上述襯底是硅襯底的情況下，能夠增大上述N型硅襯底的表面中的上述摻雜了磷的摻氧半絕緣多晶硅膜的區(qū)域的硅界面能級Qss。因此，消滅N型硅襯底內(nèi)的少數(shù)載流子即空穴，能夠降低上述空穴的壽命，并能夠改善整流特性。
并且，在上述各雙向光控晶閘管芯片中，如果在包圍上述第一擴散層及上述第二擴散層的環(huán)狀區(qū)域內(nèi)形成透明保護環(huán)，就能夠縮小包圍上述第一擴散層及上述第二擴散層區(qū)域的遮光面積，能夠提高感光度。
此外，本發(fā)明的雙向光控晶閘管芯片，在上述各光控晶閘管部分中，在由上述第三擴散區(qū)和第二擴散區(qū)和襯底或上述第一擴散區(qū)和襯底和第二擴散區(qū)NPN晶體管的基極和發(fā)射極電極之間，并聯(lián)連接柵電阻和開關(guān)元件，由在上述第二導電類型的阱內(nèi)形成的MOSFET形成上述開關(guān)元件的同時，如果將上述阱的擴散深度設(shè)為超過上述第二擴散層的擴散深度，利用在上述MOSFET形成的寄生晶體管抑制變位電流的放大，就能夠提供使脈沖噪音耐受量提高的具有零交叉功能的雙向光控晶閘管。
此外，由于本發(fā)明的光起弧耦合器由可改善本發(fā)明的整流特性的雙向光控晶閘管芯片和發(fā)光二極管構(gòu)成，所以能夠提供沒有整流失敗、誤操作少的光起弧耦合器。特別地，通過使用能夠提高上述dv/dt特性的雙向光控晶閘管芯片，就能夠提供進一步減少誤操作的光起弧耦合器。
此外，由于本發(fā)明的固體繼電器由本發(fā)明的整流失敗少的光起弧耦合器和緩沖電路構(gòu)成，所以能夠提供一種誤操作少的固體繼電器。特別地，在使用由能夠提高上述dv/dt特性的雙向光控晶閘管芯片構(gòu)成的光起弧耦合器的情況下，能夠提供一種進一步減少誤操作的固體繼電器。
附圖的簡要說明根據(jù)下面詳細的說明和附加的附圖，就能夠更充分地理解本發(fā)明。附圖僅用于說明，不用于限制本發(fā)明。在附圖中，

圖1是本發(fā)明的雙向光控晶閘管芯片中的圖形布局圖。
圖2是沿圖1中的B-B′方向觀察的截面。
圖3是圖1所示的雙向光控晶閘管芯片的等效電路圖。
圖4是與圖1不同的雙向光控晶閘管芯片中的圖形布局圖。
圖5是沿圖4中的C-C′方向觀察的截面。
圖6是圖4所示的雙向光控晶閘管芯片的等效電路圖。
圖7是與圖1及圖4不同的雙向光控晶閘管芯片中的圖形布局圖。
圖8是與圖1、圖4及圖7不同的雙向光控晶閘管芯片中的圖形布局圖。
圖9是與圖1、圖4、圖7及圖8不同的雙向光控晶閘管芯片中的圖形布局圖。
圖10是與圖1、圖4、圖7～圖9不同的雙向光控晶閘管芯片中的圖形布局圖。
圖11是沿圖10中的D-D′方向觀察的截面。
圖12是與圖1、圖4、圖7～圖10不同的雙向光控晶閘管芯片中的圖形布局圖。
圖13是與圖1、圖4、圖7～圖10及圖12不同的雙向光控晶閘管芯片中的圖形布局圖。
圖14是沿圖13中的E-E′方向觀察的截面。
圖15是與圖1、圖4、圖7～圖10、圖12及圖13不同的雙向光控晶閘管芯片中的圖形布局圖。
圖16是圖15所示的雙向光控晶閘管芯片的等效電路圖。
圖17是與圖1、圖4、圖7～圖10、圖12、圖13及圖15不同的雙向光控晶閘管芯片中的圖形布局圖。
圖18是使用與圖1、圖4、圖7～圖10、圖12、圖13及圖15不同的雙向光控晶閘管芯片的光起弧耦合器的等效電路圖。
圖19是表示感光度IFT和整流特性Icom的關(guān)系圖。
圖20是表示感光度IFT和dv/dt特性的關(guān)系圖。
圖21是表示整流特性Icom和dv/dt特性的關(guān)系圖。
圖22是SSR(固體繼電器)的等效電路圖。
圖23是圖18所示的具有零交叉功能的雙向光控晶閘管芯片中的N型MOSFET的部位的截面圖。
圖24(a)及(b)是與圖23不同的N型MOSFET的平面圖及截面圖。
圖25(a)及(b)是與圖23及圖24不同的N型MOSFET的平面圖及截面圖。
圖26(a)及(b)是與圖23～圖25不同的N型MOSFET的平面圖及截面圖。
圖27(a)及(b)是與圖23～圖26不同的N型MOSFET的平面圖及截面圖。
圖28是使用圖27所示的N型MOSFET的具有零交叉功能的雙向光控晶閘管芯片中的圖形布局圖。
圖29是沿圖28中的J-J′方向觀察的截面。
圖30是圖28所示的具有零交叉功能的雙向光控晶閘管芯片的等效電路圖。
圖31是使用通常的N型MOSFET的具有零交叉功能的雙向光控晶閘管芯片中的圖形布局圖。
圖32是圖31的截面圖。
圖33是表示施加了脈沖噪音的脈沖寬度和脈沖噪音耐受量的關(guān)系圖。
圖34是表示脈沖噪音試驗電路的圖。
圖35是原有的雙向光控晶閘管中的圖形布局圖。
圖36是沿圖35中的A-A′方向觀察的截面。
圖37是圖35所示的雙向光控晶閘管芯片的等效電路圖。
圖38是表示通過光輸入使CH1導通狀態(tài)的截面圖。
圖39是表示沒有光輸入?yún)s使CH2導通(整流失敗)狀態(tài)的截面圖。
發(fā)明的詳細說明下面，根據(jù)圖示的實施形態(tài)來詳細說明本發(fā)明。
(第一實施形態(tài))圖1是表示本實施形態(tài)的雙向光控晶閘管芯片中的簡要結(jié)構(gòu)的圖形布局圖。此外，圖2是沿圖1中的B-B′方向觀察的截面。此外，圖3是本實施形態(tài)的雙向光控晶閘管芯片的等效電路圖。而且，此等效電路圖與圖36所示的現(xiàn)有的雙向光控晶閘管芯片相同。
在此雙向光控晶閘管芯片31中，在N型硅襯底21的表面?zhèn)壬?，在圖1中，使2個陽極擴散區(qū)(P型)22、22′相對于雙向光控晶閘管芯片31的中心處于大致點對稱的位置，并且，將陽極擴散區(qū)22配置在左側(cè)，將陽極擴散區(qū)22′配置在右側(cè)。此外，使2個P柵擴散區(qū)(P型)23、23′相對于上述中心處于大致點對稱的位置，并且，將P柵擴散區(qū)23配置在左側(cè)，將P柵擴散區(qū)23′配置在右側(cè)。并且，進行配置，以便陽極擴散區(qū)22與P柵擴散區(qū)23′相互對置，另一方面，陽極擴散區(qū)22′與P柵擴散區(qū)23相互對置。并且，在各P柵擴散區(qū)23、23′內(nèi)，在對置的陽極擴散區(qū)22′、22側(cè)設(shè)置有陰極擴散區(qū)(N型)24、24′。由此，從圖中右側(cè)的陽極擴散區(qū)22′直至左側(cè)的陰極擴散區(qū)24，就形成了構(gòu)成圖3中的CH1的光控晶閘管32的PNPN部。即，相互分離地配置兩個運行溝道CH1、CH2，以使它們不交叉。此外，陽極擴散區(qū)22和P柵擴散區(qū)23通過柵電阻23相連接，另一方面，陽極擴散區(qū)22′和P柵擴散區(qū)23′通過柵電阻25′相連接。
在此，上述N型硅襯底21中的N型雜質(zhì)濃度為1014cm-3左右，P柵擴散區(qū)23、23′中的P型雜質(zhì)濃度為1016cm-3～1018cm-3左右，陰極擴散區(qū)24、24′中的N型雜質(zhì)濃度為1020cm-3～1021cm-3左右。
而且，電極T2被形成在鋁電極26正上方，并通過鋁電極26與陽極擴散區(qū)22及陰極擴散區(qū)24連接。此外，電極T1被形成在鋁電極26′正上方，并通過鋁電極26′與陽極擴散區(qū)22′及陰極擴散區(qū)24′連接。并且，由上述右側(cè)的陽極擴散區(qū)22′和N型硅襯底21和左側(cè)P柵擴散區(qū)23構(gòu)成CH1側(cè)的PNP晶體管Q1，由上述左側(cè)的陰極擴散區(qū)24和P柵擴散區(qū)23和N型硅襯底21構(gòu)成CH1側(cè)的NPN晶體管Q2。另一方面，由左側(cè)的陽極擴散區(qū)22和N型硅襯底21和右側(cè)P柵擴散區(qū)23′構(gòu)成CH2側(cè)的PNP晶體管Q3，由右側(cè)的陰極擴散區(qū)24′和P柵擴散區(qū)23′和N型硅襯底21構(gòu)成CH2側(cè)的NPN晶體管Q4。
沿芯片的周邊形成作為溝道中止部(stopper)的N型擴散區(qū)27。并且，在N型硅襯底27的表面中形成SiO2膜(未圖示)，在必要的部位使鋁電極26、26′之間絕緣。此外，在N型擴散區(qū)27上的上述SiO2膜上，形成由虛線表示的鋁電極28。
在本實施形態(tài)中，在上述N型硅襯底21上，在左側(cè)的P柵擴散區(qū)23和右側(cè)的P柵擴散區(qū)23′之間，即上述CH1和CH2之間，形成溝道隔離區(qū)29。并且，當上述整流時，就利用此溝道隔離區(qū)29來吸收N型硅襯底21內(nèi)的少數(shù)載流子即空穴，以限制空穴在溝道間移動。
此外，如圖2所示，在上述N型硅襯底21的背面，與陰極擴散同時地擴散高濃度的磷，形成N+層30。如此，通過在上述N型硅襯底21的背面上形成高濃度(例如，1016cm-3左右)的N+層30，以利用此N+層30來引起載流子的反射，通過使等效的壽命增大的所謂BSF(背面場Back Surface Field)效應(yīng)，提高感光度。但是，由于PNP晶體管的電流放大率Hfe(pnp)增大且保持電流值IH下降，因此就不利于上述整流特性。而且，如果不采取這種結(jié)構(gòu)，當N型硅襯底21的背面為N-(仍是N型襯底)時，由于載流子容易在N型硅襯底21的背面再復合，所以就能夠縮短等效壽命。
在圖3所示的光控晶閘管的等效電路的常數(shù)設(shè)計時，雖然由于縮短上述等效的壽命而有利于整流特性，但由于降低了上述電流放大率Hfe(pnp)，后者就會導致感光度下降。為了修正這些特性，在電路常數(shù)設(shè)計中，就必須增大柵電阻25、25′和NPN晶體管的電流放大率Hfe(npn)，從而產(chǎn)生了不能滿足所謂的使臨界截止電壓上升率dv/dt特性下降的器件的主要特性的問題。而且，臨界截止電壓上升率dv/dt特性也依賴于N型硅襯底21的壽命(i)背面N-的情況下，空穴的壽命τp短，陽極擴散區(qū)22、22′的擴散容量下降，PNP晶體管的工作響應(yīng)變快，臨界截止電壓上升率dv/dt變小。另一方面，(ii)背面N+的情況下，空穴的壽命τp長，陽極擴散區(qū)22、22′的擴散容量增加，PNP晶體管的工作響應(yīng)變慢，臨界截止電壓上升率dv/dt變大。
因此，為了滿足有關(guān)此整流特性和臨界截止電壓上升率dv/dt特性的折衷關(guān)系，使N型硅襯底21背面的磷濃度最佳化，需要將PNP晶體管的電流放大率Hfe(pnp)的特性設(shè)定為任意的電路常數(shù)。
圖2是表示本實施形態(tài)中的鈍化結(jié)構(gòu)的溝道隔離區(qū)29附近的截面圖。在圖2中，在N型硅襯底21上的溝道隔離區(qū)29的左側(cè)(即CH1側(cè))和右側(cè)(即CH2側(cè))，在從CH1側(cè)的P柵擴散區(qū)23上到CH2側(cè)的P柵擴散區(qū)23′上形成SiO2膜34。并且，在此SiO2膜34上形成摻氧半絕緣多晶硅膜35，在摻氧半絕緣多晶硅35中的溝道隔離區(qū)29附近的區(qū)域35a中摻雜磷。據(jù)此，增加了N型硅襯底21的表面中的溝道隔離區(qū)29的硅界面能級(Qss)。
并且，在上述摻氧半絕緣多晶硅膜35中的未摻磷的區(qū)域之上，利用化學氣相淀積法形成SiN膜36。并且，在上述CH1側(cè)中，在從SiN膜36上直至P柵擴散區(qū)23上形成鋁電極26，并與電極T2連接。另一方面，在上述CH2側(cè)中，在從SiN膜36上直至P柵擴散區(qū)23′上形成鋁電極26′，并與電極T1連接。并且，在摻氧半絕緣多晶硅膜35中的摻雜了磷的區(qū)域35a中，在從CH1側(cè)的SiN膜36上直至CH2側(cè)的SiN膜36上形成鋁電極37，并與N型硅襯底21連接。由此，將摻氧半絕緣多晶硅膜35的兩端和中央與鋁電極26、26′和鋁電極37相接觸，在鋁電極26、26′和鋁電極37之間形成電位梯度，以減緩Si-SiO2界面的電場集中。由此，就構(gòu)成了有利于進行高耐壓化的場板結(jié)構(gòu)。而且，在圖1中，鋁電極37的兩端與CH1及CH2交叉，并以橫跨芯片的整個寬度延長，以構(gòu)成Al保護環(huán)38。
由此，本實施形態(tài)中的溝道隔離區(qū)29的結(jié)構(gòu)由在N型硅襯底21上形成的摻雜了磷的摻氧半絕緣多晶硅膜35a構(gòu)成。在摻氧半絕緣多晶硅膜中摻雜磷時，增大摻氧半絕緣多晶硅膜內(nèi)的能級，其結(jié)果，增大硅界面能級Qss。為此，在溝道隔離區(qū)29中，就能夠削減N型硅襯底21內(nèi)的少數(shù)載流子即空穴39，能夠促進空穴39壽命的減少。40是耗盡層。
而且，在本實施形態(tài)中，將圖1所示的上述鋁電極37和鋁電極26、26′的間隔L1值設(shè)置為大于30μm。此間隔L1值是使用此場板結(jié)構(gòu)以獲得所希望的400V或400V以上的耐壓所必需的最小距離。并且，在提高耐壓的情況下，也可根據(jù)此耐壓，擴大上述間隔L1值。
此外，在實際的晶片加工中，制造形成鋁電極26、26′和鋁電極37前的圖1所示的結(jié)構(gòu)之后，在摻氧半絕緣性多晶硅膜35的一部分中摻雜磷。
(第二實施形態(tài))本實施形態(tài)中的雙向光控晶閘管芯片具有在上述第一實施形態(tài)的雙向光控晶閘管芯片31中的溝道隔離區(qū)29上承載了作為上述載流子吸收用二極管的短路二極管的結(jié)構(gòu)。
圖4是表示本實施形態(tài)的雙向光控晶閘管芯片中的簡略結(jié)構(gòu)的圖形布局圖。此外，圖5是沿圖4中的C-C′方向觀察的截面。此外，圖6是本實施形態(tài)的雙向光控晶閘管芯片的等效電路圖。
本實施形態(tài)的雙向光控晶閘管芯片51中的N型硅襯底41，陽極擴散區(qū)42、42′，P柵擴散區(qū)43、43′，陰極擴散區(qū)44、44′，柵電阻45、45′，鋁電極46、46′，鋁電極47，Al保護環(huán)48，N+層49，CH1的光控晶閘管52及CH2的光控晶閘管53與上述第一實施形態(tài)中的雙向光控晶閘管芯片31中的N型硅襯底21，陽極擴散區(qū)22、22′，P柵擴散區(qū)23、23′，陰極擴散區(qū)24、24′，柵電阻25、25′，鋁電極26、26′，鋁電極28，Al保護環(huán)38，N+層30，CH1的光控晶閘管32及CH2的光控晶閘管33相同。但是，本實施形態(tài)中，省略了沿芯片周邊形成的作為溝道中止部的N型擴散區(qū)。
在本實施形態(tài)的雙向光控晶閘管芯片51中，也與上述第一實施形態(tài)的情況相同，在N型硅襯底41上左側(cè)的陽極擴散區(qū)42和右側(cè)的陽極擴散區(qū)42′之間，即CH1和CH2之間，形成溝道隔離區(qū)50。并且，利用此溝道隔離區(qū)50，在上述整流時，吸收N型硅襯底41內(nèi)的少數(shù)載流子即空穴，以限制空穴在溝道間的移動。
圖5是表示本實施形態(tài)中的鈍化結(jié)構(gòu)的溝道隔離區(qū)50附近的N型硅襯底41的截面圖。在圖5中，在N型硅襯底41的表面中的溝道隔離區(qū)50的區(qū)域內(nèi)形成P型擴散區(qū)54，在P型擴散區(qū)54中的圖中左側(cè)(即CH1側(cè))的側(cè)面的位置處，形成從N型硅襯底41到P型擴散區(qū)54的作為溝道中止部的N型擴散區(qū)55，在P型擴散區(qū)54中的右側(cè)(即CH2側(cè))的側(cè)面的位置處，也同樣地N型擴散區(qū)55′。
在上述CH1側(cè)和CH2側(cè)的各個側(cè)面中，在從P柵擴散區(qū)43、43′上直至N型擴散區(qū)55、55′上，形成SiO2膜56、56′。并且，在從SiO2膜56、56′上的P柵擴散區(qū)43、43′附近直至N型擴散區(qū)55、55′上，形成摻氧半絕緣多晶硅膜57、57′。并且，在摻氧半絕緣多晶硅膜57、57′中的N型擴散區(qū)55、55′側(cè)的區(qū)域57a、57a′中摻雜磷。并且，在摻氧半絕緣多晶硅膜57、57′中的未摻磷的區(qū)域之上，利用化學氣相淀積法形成SiN膜58、58′。并且，從P柵擴散區(qū)43、43′的表面直至SiN膜58、58′的表面上形成鋁電極46、46′，將鋁電極46連接到電極T1，另一方面，將鋁電極46′連接到電極T2。并且，從上述CH1側(cè)的SiN膜58的表面直至CH2側(cè)的SiN膜58′的表面上，形成鋁電極59，并與N型擴散區(qū)55、55′及N型硅襯底41連接。由此，將上述摻氧半絕緣多晶硅膜57、57′的兩端與鋁電極46、46′和鋁電極59相接觸，在鋁電極46，46′和鋁電極59之間形成電位梯度，以減緩Si-SiO2界面的電場集中。由此，在本實施形態(tài)中也形成了場板結(jié)構(gòu)。而且，在本實施形態(tài)的情況下，也將鋁電極59和鋁電極46、46′的間隔L1值設(shè)置為大于30μm。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，在上述N型硅襯底41的表面處的溝道隔離區(qū)50中，隔著鋁電極59及N型硅襯底41形成使P型擴散區(qū)54和N型擴散區(qū)55短路的短路二極管60。為此，N型硅襯底41內(nèi)的少數(shù)載流子即空穴61被短路二極管60的P型擴散區(qū)54吸收，因此就降低了空穴61的壽命。此外，在摻氧半絕緣多晶硅膜57、57′中的N型擴散區(qū)55、55′側(cè)的區(qū)域57、57a′中摻雜磷。因此，增大了上述N型硅襯底41表面中的摻雜了磷的摻氧半絕緣多晶硅膜57a、57a′正下方的硅界面能級Qss。為此，即使在此硅界面能級Qss增大的區(qū)域中，也能夠削減空穴61，與利用短路二極管60而產(chǎn)生的效果相結(jié)合，就能夠更確實地促進空穴61的壽命縮短。
而且，在本實施例的情況下，如圖4所示，上述短路二極管60的外徑設(shè)定為小于摻雜了磷的摻氧半絕緣多晶硅膜57a的外徑。據(jù)此，如圖5所示，在N型硅襯底41表面上，可以設(shè)置由摻雜了磷的摻氧半絕緣多晶硅膜57a、57a′引起的使硅界面能級Qss增大的區(qū)域，由此就能夠有效地獲得由短路二極管60產(chǎn)生的效果和摻雜了磷的摻氧半絕緣多晶硅膜57、57′產(chǎn)生的效果。
(第三實施形態(tài))本實施形態(tài)中的雙向光控晶閘管芯片具有進一步延伸上述第一實施形態(tài)的雙向光控晶閘管芯片31中的溝道隔離區(qū)29、并與CH1及CH2交叉以橫跨芯片整個寬度而形成的結(jié)構(gòu)。
圖7是表示本實施形態(tài)的雙向光控晶閘管芯片71中的簡略結(jié)構(gòu)的圖形布局圖。而且，本雙向光控晶閘管芯片71中的溝道隔離區(qū)的截面圖與圖2大致相同。此外，等效電路與圖3相同。
本實施形態(tài)的雙向光控晶閘管芯片71中的陽極擴散區(qū)72、72′，P柵擴散區(qū)73、73′，陰極擴散區(qū)74、74′，柵電阻75、75′，鋁電極76、76′及鋁電極77與上述第一實施形態(tài)中的雙向光控晶閘管芯片31中的陽極擴散區(qū)22、22′，P柵擴散區(qū)23、23′，陰極擴散區(qū)24、24′，柵電阻25、25′，鋁電極26、26′及鋁電極28相同。但是，本實施形態(tài)中，省略了沿芯片周邊形成的作為溝道中止部的N型擴散區(qū)、及為了通過上述BSF效應(yīng)而提高感光度從而在N型硅襯底的背面上形成的N+層。
本實施形態(tài)的雙向光控晶閘管芯片71中的溝道隔離區(qū)80將各CH1及CH2橫向切斷，以橫跨雙向光控晶閘管芯片71的整個寬度延伸而形成從在上述第一實施形態(tài)中的圖2所示的CH1側(cè)的P柵擴散區(qū)23上直至CH2側(cè)的P柵擴散區(qū)23′上的鈍化結(jié)構(gòu)。因此，如圖7所示，在與上述第一實施形態(tài)的雙向光控晶閘管芯片31中的Al保護環(huán)38的位置相當?shù)奈恢锰?，以橫跨雙向光控晶閘管芯片71的整個寬度，形成摻雜了磷的摻氧半絕緣多晶硅膜78及鋁電極79。而且，在本實施形態(tài)的情況下，也將鋁電極79和鋁電極76、76′的間隔L1值設(shè)置為大于30μm。
順便說一下，提高整流特性的一種方法是提高保持電流IH。此IH特性表示雙向光控晶閘管能夠保持導通的最小工作電流值，也表示能夠截止的最大工作電流。此IH值越大，整流特性越高。其理由是，上述IH值受到從AC工作時的CH1側(cè)的半周期工作為截止時刻起直至相反的CH2側(cè)的半周期工作為導通為止的時間的影響。并且，此時間越長，就越能夠贏得到整流失敗為止的時間的寬限，因此，在此時間內(nèi)，就能夠有效地削減向相反溝道移動的載流子。
作為此IH特性的參數(shù)，包括(1)電流放大率Hfe(pnp)、(2)電流放大率Hfe(npn)、(3)RGK(柵電阻)的電路常數(shù)。其中，降低(1)的電流放大率Hfe(pnp)，由此在與IH特性的折衷關(guān)系中，不明顯影響感光度(IFT)，就能夠提高IH特性的最有效的方法。而且，雖然通過降低上述(2)的電流放大率Hfe(npn)和(3)的RGK的電路常數(shù)，提高了IH特性，卻存在所謂大大降低感光度特性(IFT)的弊端。
在本實施形態(tài)中，在構(gòu)成PNP晶體管Q1、Q3的基極的N型硅襯底上，局部地形成摻雜了磷的摻氧半絕緣多晶硅膜78。此摻雜了磷的摻氧半絕緣多晶硅膜78具有增加用于增大Si-SiO2界面的能級Qss的表面再復合的作用，并能夠有效地降低電流放大率Hfe(pnp)。
因此，能夠贏得到整流失敗為止的時間的寬限，就能夠有效地削減向溝道逆向移動的載流子。而且，雖然對摻氧半絕緣多晶硅膜注入的磷濃度越高，對降低用于增大Qss的電流放大率Hfe(pnp)就越有效，但是，磷濃度過高時，就對可靠性帶來壞影響。
此外，在本實施形態(tài)中的雙向光控晶閘管芯片71中，與CH1及CH2交叉、以橫跨芯片整個寬度形成上述摻雜了磷的摻氧半絕緣多晶硅膜78。因此，在陽極擴散區(qū)72、72′和陰極擴散區(qū)74′、74之間施加急劇上升的電壓脈沖的情況下，就能夠控制變位電流流入P柵擴散區(qū)73、73′。其結(jié)果，即使沒有光信號，也不會產(chǎn)生雙向光控晶閘管71導通的誤操作。即，根據(jù)本實施形態(tài)，就能夠提高dv/dt特性。
(第四實施形態(tài))本實施形態(tài)中的雙向光控晶閘管芯片具有進一步延伸在上述第二實施形態(tài)的雙向光控晶閘管芯片51中的溝道隔離區(qū)50的摻雜了磷的摻氧半絕緣多晶硅膜57a及鋁電極59、與CH1及CH2交叉并橫跨芯片的整個寬度而形成的結(jié)構(gòu)。
圖8是表示本實施形態(tài)的雙向光控晶閘管芯片81中的簡略結(jié)構(gòu)的圖形布局圖。而且，本雙向光控晶閘管芯片81的中央部中的溝道隔離區(qū)的截面圖與圖5大致相同。此外，等效電路與圖6相同。
本實施形態(tài)的雙向光控晶閘管芯片81中的陽極擴散區(qū)82、82′，P柵擴散區(qū)83、83′，陰極擴散區(qū)84、84′，柵電阻85、85′，鋁電極86、86′及鋁電極87與上述第一實施形態(tài)中的雙向光控晶閘管芯片31中的陽極擴散區(qū)22、22′，P柵擴散區(qū)23、23′，陰極擴散區(qū)24、24′，柵電阻25、25′，鋁電極26、26′及鋁電極28相同。但是，本實施形態(tài)中，省略了沿芯片的周邊形成的作為溝道中止部的N型擴散區(qū)、及為了通過上述BSF效應(yīng)而使感光度上升并在N型硅襯底的背面形成的N+層。
本實施形態(tài)的雙向光控晶閘管芯片81中的溝道隔離區(qū)80具有將在上述實施形態(tài)2中的圖4及圖5所示的溝道隔離區(qū)50中的摻雜了磷的摻氧半絕緣多晶硅膜57a及鋁電極59、各CH1及CH2橫向切斷并橫跨雙向光控晶閘管芯片51的整個寬度而延伸的結(jié)構(gòu)。因此，如圖8所示，在與上述第二實施形態(tài)的雙向光控晶閘管芯片51中的Al保護環(huán)48的位置相當?shù)奈恢锰?，以橫跨雙向光控晶閘管芯片81的整個寬度，形成摻雜了磷的摻氧半絕緣多晶硅膜88及鋁電極89。而且，在本實施形態(tài)的情況下，也將鋁電極89和鋁電極86、86′的間隔L1值設(shè)置為大于30μm。
但是，短路二極管90與上述第二實施形態(tài)的雙向光控晶閘管芯片51中的短路二極管59的情況相同，形成在N型硅襯底上左側(cè)的陽極擴散區(qū)82和右側(cè)的陽極擴散區(qū)82′之間，即CH1和CH2之間。
因此，根據(jù)本實施形態(tài)，與上述第三實施形態(tài)的雙向光控晶閘管芯片71的情況相同，有效地降低了電流放大率Hfe(pnp)，就能夠贏得到整流失敗為止的時間寬限，利用增大N型硅襯底的表面中的硅界面能級Qss的區(qū)域，就能夠有效地削減向溝道逆向移動的載流子。此外，還利用上述短路二極管90的P柵擴散區(qū)來吸收N型硅襯底內(nèi)的少數(shù)載流子即空穴，由此就能夠縮短空穴的壽命。
此外，在本實施形態(tài)中的雙向光控晶閘管芯片81中，與CH1及CH2交叉、以橫跨芯片整個寬度形成上述摻雜了磷的摻氧半絕緣多晶硅膜88。因此，在陽極擴散區(qū)82、82′和陰極擴散區(qū)84′、84之間施加急劇上升的電壓脈沖的情況下，能夠控制變位電流流入P柵擴散區(qū)83、83′，就能夠防止即使沒有光信號而使雙向光控晶閘管81導通的誤操作。即，根據(jù)本實施形態(tài)，就能夠提高dv/dt特性。
(第五實施形態(tài))本實施形態(tài)中的雙向光控晶閘管芯片具有進一步延伸在上述第四實施形態(tài)的雙向光控晶閘管芯片81中的短路二極管90、以與CH1及CH2交叉橫跨芯片整個寬度而形成的結(jié)構(gòu)。
圖9是表示本實施形態(tài)的雙向光控晶閘管芯片91中的簡略結(jié)構(gòu)的圖形布局圖。而且，本雙向光控晶閘管芯片91中的溝道隔離區(qū)的截面圖與圖5大致相同。此外，等效電路與圖6相同。
本實施形態(tài)的雙向光控晶閘管芯片91中的陽極擴散區(qū)92、92′，P柵擴散區(qū)93、93′，陰極擴散區(qū)94、94′，柵電阻95、95′，鋁電極96、96′及鋁電極97與上述第一實施形態(tài)中的雙向光控晶閘管芯片31中的陽極擴散區(qū)22、22′，P柵擴散區(qū)23、23′，陰極擴散區(qū)24、24′，柵電阻25、25′，鋁電極26、26′及鋁電極28相同。但是，本實施形態(tài)中，省略了沿芯片的周邊形成的作為溝道中止部的N型擴散區(qū)、及為了通過上述BSF效應(yīng)而使感光度上升并在N型硅襯底的背面形成的N+層。
本實施形態(tài)的雙向光控晶閘管芯片91中的溝道隔離區(qū)101具有將CH1及H2橫向切斷，將在上述第二實施形態(tài)中的圖4及圖5所示的溝道隔離區(qū)50橫跨雙向光控晶閘管芯片91的整個寬度而延伸的結(jié)構(gòu)。因此，如圖9所示，橫跨雙向光控晶閘管芯片91的整個寬度，形成摻雜了磷的摻氧半絕緣多晶硅膜98及鋁電極99及短路二極管100。而且，在本實施形態(tài)的情況下，也將鋁電極96和鋁電極96，96′的間隔L1值設(shè)置為大于30μm。
因此，根據(jù)本實施形態(tài)，與上述第四實施形態(tài)的雙向光控晶閘管芯片81的情況相比，就更能夠吸收上述N型硅襯底內(nèi)的少數(shù)載流子即空穴，并能夠縮短空穴的壽命。
此外，在本實施形態(tài)中的雙向光控晶閘管芯片91中，與CH1及CH2交叉、以橫跨芯片整個寬度形成上述摻雜了磷的摻氧半絕緣多晶硅膜98。因此，在陽極擴散區(qū)92、92′和陰極擴散區(qū)94′、94之間施加急劇上升的電壓脈沖的情況下，能夠控制變位電流流入P柵擴散區(qū)93、93′，就能夠防止即使沒有光信號而使雙向光控晶閘管91導通的誤操作。即，根據(jù)本實施形態(tài)，就能夠提高dv/dt特性。
(第六實施形態(tài))圖10是表示本實施形態(tài)的雙向光控晶閘管芯片中的簡略結(jié)構(gòu)的圖形布局圖。此外，圖11是沿圖10中的D-D′方向觀察的截面。此外，等效電路與圖3相同。
本實施形態(tài)的雙向光控晶閘管芯片120中的N型硅襯底111、陽極擴散區(qū)112、112′，P柵擴散區(qū)113、113′，陰極擴散區(qū)114、114′，柵電阻115、115′，鋁電極116、116′、鋁電極117、Al保護環(huán)118及N+層119與上述第一實施形態(tài)中的雙向光控晶閘管芯片31中的N型硅襯底21、陽極擴散區(qū)22、22′，P柵擴散區(qū)23、23′，陰極擴散區(qū)24、24′，柵電阻25、25′，鋁電極26、26′、鋁電極28、Al保護環(huán)38及N+層30相同。但是，本實施形態(tài)中，省略了沿芯片的周邊形成的作為溝道中止部的N型擴散區(qū)。
在本實施形態(tài)的雙向光控晶閘管芯片120中，沿相互對置的P柵擴散區(qū)113和陽極擴散區(qū)112′的相對邊、及陽極擴散區(qū)112和P柵擴散區(qū)113′的相對邊，換言之，在2個陽極擴散區(qū)112、112′和N型硅襯底111的結(jié)合部附近、及2個P柵擴散區(qū)113、113′和N型硅襯底111的結(jié)合部附近，形成摻雜了磷的摻氧半絕緣多晶硅膜122a、122a′、124、124′。
下面，根據(jù)圖11來說明上述P柵擴散區(qū)113和陽極擴散區(qū)112′的相對邊。在圖11中，在從N型硅襯底111上的Al保護環(huán)118左側(cè)的陰極擴散區(qū)114上到右側(cè)的陽極擴散區(qū)112′上，形成SiO2膜121。并且，在此SiO2膜121上的P柵擴散區(qū)113及陽極擴散區(qū)112′的外側(cè)形成摻氧半絕緣多晶硅膜122，在靠近摻氧半絕緣多晶硅122中的P柵擴散區(qū)113及陽極擴散區(qū)112′側(cè)的區(qū)域122a、122a′中摻雜磷。據(jù)此，增大了上述N型硅襯底111的表面中的摻雜了磷的摻氧半絕緣多晶硅膜122a、122a′正下方的硅界面能級(Qss)。
并且，在上述摻氧半絕緣多晶硅膜122中的未摻磷的區(qū)域之上，利用化學氣相淀積法形成SiN膜123。并且，在上述左側(cè)中，從摻雜了磷的摻氧半絕緣多晶硅膜122a上直至P柵擴散區(qū)113上形成鋁電極116，并與電極T2連接。另一方面，在上述右側(cè)中，從摻雜了磷的摻氧半絕緣多晶硅膜122a′上直至P柵擴散區(qū)112′上形成鋁電極116′，并與電極T1連接。并且，形成鋁電極以便分割SiN膜123，并連接到N型硅襯底111，構(gòu)成Al保護環(huán)118。由此，將摻氧半絕緣多晶硅膜122的兩端和中央與鋁電極116，116′和鋁電極118相接觸，在鋁電極116，116′和鋁電極118之間形成電位梯度，以減緩Si-SiO2界面的電場集中。由此，構(gòu)成了有利于進行高耐壓化的場板結(jié)構(gòu)。
如上，在雙向光控晶閘管芯片120中，沿相互對置的P柵擴散區(qū)113和陽極擴散區(qū)112′的相對邊，形成摻雜了磷的摻氧半絕緣多晶硅膜122a、122a′。并且，沿相互對置的陽極擴散區(qū)112和P柵擴散區(qū)113′的相對邊，形成摻雜了磷的摻氧半絕緣多晶硅膜124、124′，就能夠增大N型硅襯底111的表面中的P柵擴散區(qū)113和陽極擴散區(qū)112′的相對邊附近及陽極擴散區(qū)112和P柵擴散區(qū)113′的相對邊附近的硅界面能級(Qss)。
即，根據(jù)本實施形態(tài)，與上述第三實施形態(tài)的雙向光控晶閘管芯片71的情況相同，有效地降低了電流放大率Hfe(pnp)，并能夠贏得到整流失敗為止的時間寬限，能夠在N型硅襯底111的表面中的硅界面能級Qss增大的區(qū)域122a、122a′、124、124′有效地削減向溝道逆向移動的載流子。此外，125是耗盡層。
此外，在本實施形態(tài)中的雙向光控晶閘管芯片120中，與上述CH1及CH2交叉地形成上述摻雜了磷的摻氧半絕緣多晶硅膜122a、122a′、124、124′。因此，在陽極擴散區(qū)112、112′和陰極擴散區(qū)114′、114之間施加急劇上升的電壓脈沖的情況下，能夠控制變位電流流入P柵擴散區(qū)113、113′。就能夠防止即使沒有光信號而使雙向光控晶閘管120導通的誤操作。即，根據(jù)本實施形態(tài)，就能夠提高dv/dt特性。
而且，在本實施形態(tài)中，將圖10所示的上述Al保護環(huán)118和摻雜了磷的摻氧半絕緣多晶硅膜122a、122a′、124、124′的間隔L2的值設(shè)定為大于30μm。此上述間隔L2的值是使用此場板結(jié)構(gòu)為獲得所希望的400V或400V以上的耐壓所必需的最小距離。并且，在提高耐壓的情況下，也可根據(jù)此耐壓，擴大上述間隔L2值。
此外，摻雜了磷的摻氧半絕緣多晶硅膜122a、122a′、124、124′與電極T1(陽極電極)和電極T2(陰極電極)連接，是構(gòu)成場板結(jié)構(gòu)的一部分的透明電極。因此，與替代上述摻雜了磷的摻氧半絕緣多晶硅膜采用Al膜的情況相比，更能提高未遮蔽光的局部感光度。
(第七實施形態(tài))圖12是表示本實施形態(tài)的雙向光控晶閘管芯片中的簡略結(jié)構(gòu)的圖形布局圖。此外，等效電路與圖3相同。
本實施形態(tài)的雙向光控晶閘管芯片131中的陽極擴散區(qū)132、132′，P柵擴散區(qū)133、133′，陰極擴散區(qū)134、134′，柵電阻135、135′，鋁電極136、136′及鋁電極137與上述第一實施形態(tài)中的雙向光控晶閘管芯片31中的陽極擴散區(qū)22、22′，P柵擴散區(qū)23、23′，陰極擴散區(qū)24、24′，柵電阻25、25′，鋁電極26、26′及鋁電極28相同。但是，本實施形態(tài)中，省略了沿芯片的周邊形成的作為溝道中止部的N型擴散區(qū)、及為了通過上述BSF效應(yīng)而使感光度上升而在N型硅襯底的背面形成的N+層。
在本實施形態(tài)的雙向光控晶閘管芯片131中，相對于芯片中心，在相互連接配置在點對稱的位置處的P柵擴散區(qū)133、133′的線上且與CH1和CH2隔離的位置處，相對于芯片中心以點對稱地形成摻雜了磷的摻氧半絕緣多晶硅膜138、138′。由此，就能夠增大上述N型硅襯底的表面中的摻雜了磷的摻氧半絕緣多晶硅膜138、138′區(qū)域的硅界面能級(Qss)。
即，根據(jù)本實施形態(tài)，能夠在硅界面能級Qss增大的區(qū)域中削減上述N型硅襯底內(nèi)的少數(shù)載流子即空穴，能夠確實地促進空穴壽命的縮短。
而且，在本實施形態(tài)中，將圖12所示的上述摻雜了磷的摻氧半絕緣多晶硅膜138、138′和鋁電極136、136′的間隔L3的值以及2個摻雜了磷的摻氧半絕緣多晶硅膜138、138′的相互間隔L4的值設(shè)定為大于30μm。此上述間隔L3及間隔L4的值是使用此場板結(jié)構(gòu)為獲得所希望的400V或400V以上的耐壓所必需的最小距離。并且，在提高耐壓的情況下，也可根據(jù)此耐壓，擴大上述間隔L3及間隔L4的值。
(第八實施形態(tài))本實施形態(tài)中的雙向光控晶閘管芯片具有在上述第四實施形態(tài)的雙向光控晶閘管芯片81中的鋁電極86、86′的周圍形成摻雜了磷的摻氧半絕緣多晶硅膜的結(jié)構(gòu)。
圖13是表示本實施形態(tài)的雙向光控晶閘管芯片152的簡略結(jié)構(gòu)的圖形布局圖。此外，圖14是圖13中的E-E′向視截面圖。此外，等效電路與圖6相同。
本實施形態(tài)的雙向光控晶閘管芯片152中的N型硅襯底141、陽極擴散區(qū)142、142′，P柵擴散區(qū)143、143′，陰極擴散區(qū)144、144′，柵電阻145、145′，鋁電極147及N+層151與上述第一實施形態(tài)中的雙向光控晶閘管芯片31中的N型硅襯底21、陽極擴散區(qū)22、22′，P柵擴散區(qū)23、23′，陰極擴散區(qū)24、24′，柵電阻25、25′，鋁電極28及N+層30相同。此外，摻雜了磷的摻氧半絕緣多晶硅膜148、鋁電極149及短路二極管150和第四實施形態(tài)的雙向光控晶閘管81中的摻雜了磷的摻氧半絕緣多晶硅膜88、鋁電極89及短路二極管90相同。但是，本實施形態(tài)中，省略了沿芯片的周邊形成的作為溝道中止部的N型擴散區(qū)。
在本實施形態(tài)中，如圖13所示，按能夠完全覆蓋P柵擴散區(qū)143、143′，柵電阻145、145′及陽極擴散區(qū)142、142′的最小的矩形形狀形成鋁電極146、146′。即，形成比上述各實施形態(tài)中鋁電極26、46、76、86、96、116、136更小的鋁電極146、146′。并且，如圖14所示，在形成在N型硅襯底141的表面的SiO2膜155上形成且其一部分作為摻雜了磷的摻氧半絕緣多晶硅膜148的摻氧半絕緣多晶硅膜156中，在包圍鋁電極146的規(guī)定寬度區(qū)域156a內(nèi)摻雜磷。并且，在摻氧半絕緣多晶硅膜156上的未摻磷的區(qū)域內(nèi)，利用化學氣相生長法形成SiN膜157、158。并且，在從SiN膜157直至摻雜了磷的摻氧半絕緣多晶硅膜156a上，形成Al保護環(huán)159。而且，在本實施形態(tài)的情況下，也將鋁電極149和Al保護環(huán)159、159′的間隔L1的值設(shè)定為大于30μm。
如此，在本實施形態(tài)中的雙向光控晶閘管芯片152中，與CH1及CH2交叉、以橫跨芯片整個寬度形成摻雜了磷的摻氧半絕緣多晶硅膜148。因此，就能夠改善整流特性。并且，按能夠完全覆蓋P柵擴散區(qū)143、143′，柵電阻145、145′及陽極擴散區(qū)142、142′的最小的矩形形狀形成鋁電極146、146′，并包圍此鋁電極146、146′，形成由摻雜了磷的摻氧半絕緣多晶硅膜156a、156a′構(gòu)成的透明膜的保護環(huán)和Al保護環(huán)159、159′，構(gòu)成雙重保護環(huán)結(jié)構(gòu)。因此，減少了P柵擴散區(qū)143、143′和N型硅襯底141的結(jié)合區(qū)域的遮光面積，能夠提高感光度。
而且，在本實施形態(tài)中，將包圍上述鋁電極146、146′，由摻雜了磷的摻氧半絕緣多晶硅膜156a、156a′和Al保護環(huán)159、159′構(gòu)成的雙重保護環(huán)結(jié)構(gòu)適當使用于上述第四實施形態(tài)的雙向光控晶閘管芯片81中?？墒牵翢o疑問，適用于其它實施形態(tài)，也能提高感光度。
(第九實施形態(tài))本實施形態(tài)中的雙向光控晶閘管芯片具有在上述第八實施形態(tài)的雙向光控晶閘管芯片81中的P柵擴散區(qū)83、83′形成肖特基勢壘二極管的結(jié)構(gòu)。而且，在以下的說明中，與上述第四實施形態(tài)的雙向光控晶閘管芯片81相同的構(gòu)件賦予與上述第四實施形態(tài)的構(gòu)件編號相同的構(gòu)件編號，并省略其說明。
圖15是表示本實施形態(tài)的雙向光控晶閘管芯片161的簡略結(jié)構(gòu)的圖形布局圖。此外，圖16是等效電路圖。
在沒有形成上述P柵擴散區(qū)83、83′中的陰極擴散區(qū)84、84′的區(qū)域中，與陽極擴散區(qū)84、84′并行地設(shè)置未擴散P型雜質(zhì)的矩形開口部(未圖示)。此外，在SiO2膜56(參照圖5)中的P柵擴散區(qū)84、84′的上述開口部的位置，形成開口(未圖示)以便包圍此開口部。并且，在鋁電極86、86′中的SiO2膜56的上述開口位置形成開口部164、164′以便包圍此開口。并且，在鋁電極86、86′的開口部164、164′內(nèi)，并且在SiO2膜56的上述開口內(nèi)，沿鋁電極86、86′的開口部164、164′形成矩形的鋁電極165、165′。此時，在鋁電極86、86′和鋁電極165、165′之間，形成可電絕緣的空間。
如上所述，通過SiO2膜56的上述開口，上述鋁電極165、165′就直接接觸P柵擴散區(qū)83、83′的上述開口部內(nèi)的N型硅襯底(未圖示)。由此，在P柵擴散區(qū)83、83′和上述N型硅襯底之間形成肖特基勢壘二極管166、166′。在此，在整流(按照交流電使負載電流衰減，在保持電流IH的時鐘下使光控晶閘管截止的過程)時直至光控晶閘管166、166′截止之前，P柵擴散區(qū)(NPN晶體管Q2、Q4基極區(qū)域)83、83′處于飽和狀態(tài)，但在此狀態(tài)下，利用肖特基勢壘二極管抑制從P柵擴散區(qū)83、83′向N型硅襯底注入少數(shù)載流子(空穴)。因此，減少N型硅襯底內(nèi)的殘留載流子量，能夠進一步改善整流特性。但是，由于減少了上述P柵擴散區(qū)83、83′的受光區(qū)域，就存在感光度下降的缺點。
而且，在上述說明中，對于構(gòu)成肖特基勢壘二極管166、166′的金屬材料而言，可使用Al。但是，代替Al，也可以使用Cr、Mo、Ti、Pt等金屬材料。
(第十實施形態(tài))本實施形態(tài)中的雙向光控晶閘管芯片具有在上述第八實施形態(tài)的雙向光控晶閘管芯片152中的P柵擴散區(qū)143、143′形成肖特基勢壘二極管的結(jié)構(gòu)。而且，在以下的說明中，對于與上述第八實施形態(tài)的雙向光控晶閘管芯片152相同的構(gòu)件賦予與上述第八實施形態(tài)的構(gòu)件編號相同的構(gòu)件編號，并省略其說明。
圖17是表示本實施形態(tài)的雙向光控晶閘管芯片171的簡略結(jié)構(gòu)的圖形布局圖。此外，圖16是等效電路圖。
在本實施形態(tài)中，與上述第八實施形態(tài)的雙向光控晶閘管152的情況相同，按所必需的最小限度尺寸的矩形形狀形成鋁電極146、146′，并包圍此鋁電極146、146′，形成由摻雜了磷的摻氧半絕緣多晶硅膜156a、156a′構(gòu)成的透明膜的保護環(huán)和Al保護環(huán)。因此，減少了P柵擴散區(qū)143、143′和N型硅襯底141的結(jié)合區(qū)域的遮光面積，能夠提高感光度。
并且，在沒有形成P柵擴散區(qū)143、143′中的陰極擴散區(qū)144、144′的區(qū)域中，形成具有與上述第九實施形態(tài)相同結(jié)構(gòu)的肖特基勢壘二極管172、172′。因此，能夠抑制從P柵擴散區(qū)143、143′向N型硅襯底注入少數(shù)載流子(空穴)。其結(jié)果，就減少了上述N型硅襯底內(nèi)的殘留載流子量，能夠進一步改善整流特性。
并且，與上述CH1及CH2交叉，形成上述摻雜了磷的摻氧半絕緣多晶硅膜148。因此，在陽極擴散區(qū)142、142′和陰極擴散區(qū)144′、144之間施加電壓脈沖的情況下，也能夠防止即使沒有光信號而使雙向光控晶閘管171導通的誤操作。即，根據(jù)本實施形態(tài)，就能夠提高dv/dt特性。
即，根據(jù)本實施形態(tài)，能夠改善整流特性及提高dv/dt特性并同時提高感光度。
(第十一實施形態(tài))
本實施形態(tài)涉及一種具有零交叉功能的雙向光控晶閘管芯片。圖18是使用本實施形態(tài)的雙向光控晶閘管芯片的光起弧耦合器的等效電路圖。本實施形態(tài)的雙向光控晶閘管芯片181和上述第二實施形態(tài)的雙向光控晶閘管芯片51相同，包括具有PNP晶體管Q1和NPN晶體管Q2的CH1側(cè)的光控晶閘管182，具有PNP晶體管Q3和NPN晶體管Q4的CH2側(cè)的光控晶閘管183，在PNP晶體管Q1、Q3的基極上連接短路二極管184。
并且，在上述CH1側(cè)的NPN晶體管Q2的基極和電極T2之間，與柵電阻185并聯(lián)連接有N型FET(場效應(yīng)晶體管)186。同樣地，在上述CH2側(cè)的NPN晶體管Q4的基極和電極T1之間，與柵電阻187并聯(lián)連接有N型FET(場效應(yīng)晶體管)188。并且，將N型FET 186的柵連接到PNP晶體管Q1的基極，另一方面，將N型FET 187的柵連接到PNP晶體管Q3的基極。189是LED。
因此，在上述電極T1-T2間偏置的電源電壓的零交叉點附近，N型FET 186、188截止，與柵電阻185、187的電阻值相對應(yīng)、對NPN晶體管Q2、Q4施加基極·發(fā)射極電壓，當接收來自LED 189的光信號時，由于有助于在P柵擴散區(qū)產(chǎn)生光電流，NPN晶體管Q2、Q4導通。相對于此，在自上述電源電壓的零交叉點脫離的時間內(nèi)，由于N型FET 186、188導通，NPN晶體管Q2、Q4的基極·發(fā)射極間短路，即使接收來自LED 189的光信號，NPN晶體管Q2、Q4也不會導通。
由此，僅在上述電極T1-T2間偏置的電源電壓的零交叉點附近，就能實現(xiàn)使光控晶閘管182、183導通的零交叉功能。并且，采用上述第二實施形態(tài)的雙向光控晶閘管芯片51，就可將整流特性Icom改善為大約100mArms或100mArms以上。因此，可不使光起弧耦合器的整流失敗，能夠減少誤操作。
而且，在圖18所示的具有零交叉功能的雙向光控晶閘管芯片181的結(jié)構(gòu)中，在NPN晶體管Q2、Q4的基極·發(fā)射極間形成肖特基勢壘二極管，就能夠構(gòu)成具有形成肖特基勢壘二極管的零交叉功能的雙向光控晶閘管芯片。
此外，毫無疑問，上述N型FET 186、188也可以由具有控制端子的其它開關(guān)元件構(gòu)成。
此外，上述第十一實施形態(tài)中的光起弧耦合器，雖然使用上述第二實施形態(tài)的雙向光控晶閘管芯片51，但是，毫無疑問，也可以使用上述第一實施形態(tài)、第三實施形態(tài)～第十實施形態(tài)中的雙向光控晶閘管芯片31、71、81、91、120、131、152、161、171中的任何一個。
圖19～圖21是有關(guān)上述第一～第十實施形態(tài)中的雙向光控晶閘管芯片31、51、71、81、91、120、131、152、161、171與圖35及圖36所示的現(xiàn)有的雙向光控晶閘管芯片4、將整流特性Icom和dv/dt特性和感光度IFT加以比較的情況。
圖19是表示上述感光度IFT和整流特性Icom的關(guān)系圖。而且，圖中的編號表示實施形態(tài)的編號，例如[1]代表[第一實施形態(tài)]。此外，對于現(xiàn)有的雙向光控晶閘管芯片4用△表示。表1中，示出了有關(guān)各實施形態(tài)及現(xiàn)有的雙向光控晶閘管芯片4的感光度IFT(mA)、整流特性Icom(mA)及dv/dt(V/μs)特性的值。但是，dv/dt的測量界限是3200V/μs，在圖20及圖21中，為了便于觀看曲線圖，對于超過上述測量界限的值用3200V/μs以上的合適值來進行表示。
表1

圖19表明，在所有的實施形態(tài)中，與現(xiàn)有的雙向光控晶閘管芯片4相比，增大了上述整流特性值Icom。這是因為，在所有的實施形態(tài)中，在上述CH1側(cè)的P柵擴散區(qū)23、43、73、83、93、113、133、143和CH2側(cè)的P柵擴散區(qū)23′、43′、73′、83′、93′、113′、133′、143′之間，形成摻雜了磷的摻氧半絕緣多晶硅膜35a、57a、78、88、98、122a、124、138、138′、148、156a、156a′。因此，增大了上述N型硅襯底的表面中的硅界面能級(Qss)，能夠在上述摻雜了磷的摻氧半絕緣多晶硅膜的區(qū)域中削減N型硅襯底內(nèi)的上述載流子即空穴，能夠縮短上述空穴的壽命。因此，其結(jié)果可改善整流特性。
此外，在上述第八、十實施形態(tài)中，減少了上述感光度值IFT。這是因為，按能夠完全覆蓋P柵擴散區(qū)、柵電阻及陽極擴散區(qū)的最小的矩形形狀形成鋁電極146、146′，并包圍此鋁電極146、146′，形成由摻雜了磷的摻氧半絕緣多晶硅膜156a、156a′構(gòu)成的透明膜的保護環(huán)和Al保護環(huán)。因此，能夠減少鋁電極146、146′周圍的遮光面積，其結(jié)果，就能夠提高感光度。
圖20是表示上述感光度IFT和dv/dt特性的關(guān)系圖。而且，圖中的編號是實施形態(tài)的編號。圖20表明，在第三、四、五、六、九、十實施形態(tài)中，增大了上述dv/dt特性值。這是因為，在第三、四、五、六、九、十實施形態(tài)中，在上述N型硅襯底上，與上述CH1和CH2交叉地形成了摻雜了磷的摻氧半絕緣多晶硅膜78、88、98、122a、124、138、138′、148、156a、156a′。因此，在上述陽極擴散區(qū)和陰極擴散區(qū)之間施加急劇上升的電壓脈沖的情況下，能夠控制變位電流流入接收原有光信號的相應(yīng)的P柵擴散區(qū)。其結(jié)果，即使沒有光信號，也不會產(chǎn)生雙向光控晶閘管71、81、91、120、161、171導通的誤操作，能夠提高dv/dt特性。
圖21是表示上述整流特性Icom與dv/dt特性的關(guān)系圖。而且，圖中的編號表示實施形態(tài)的編號。圖21表明，在所有的實施形態(tài)中，增大了上述整流特性值Icom，在第三、四、五、六、九、十實施形態(tài)中，增大了上述dv/dt值。
(第十二實施形態(tài))本實施形態(tài)涉及使用由上述第一～第十一實施形態(tài)的雙向光控晶閘管芯片和LED構(gòu)成的光起弧耦合器的SSR。
圖22是SSR的等效電路。SSR 198由以下部分構(gòu)成由LED等發(fā)光元件191和起弧用雙向光控晶閘管192構(gòu)成的光起弧耦合器193、用于實際控制負載的雙向晶閘管(主晶閘管)194以及由電阻器195和電容器196等形成的緩沖電路197。在此，作為起弧用的雙向光控晶閘管192，正在使用上述第一～第十一實施形態(tài)的雙向光控晶閘管芯片31、51、71、81、91、120、131、152、161、171、181。在上述電路結(jié)構(gòu)中，實際控制負載電流的是主晶閘管194，雙向光控晶閘管192用于用光起弧主晶閘管194。
在本實施形態(tài)中，作為上述起弧用雙向光控晶閘管192，可使用上述第一～第十一實施形態(tài)的雙向光控晶閘管芯片31、51、71、81、91、120、131、152、161、171、181，以便將上述整流特性Icom改善至大約100mArms或100mArms以上。因此，能夠獲得使用無整流失敗的光起弧耦合器193且誤操作少的SSR198。
并且，作為上述起弧用雙向光控晶閘管192，如果使用上述第三實施形態(tài)～第六實施形態(tài)、第九實施形態(tài)及第十實施形態(tài)的提高dv/dt特性的雙向光控晶閘管芯片71、81、91、120、161、171時，就能夠獲得進一步減少誤操作的SSR 198。并且，作為起弧用雙向光控晶閘管92，如果使用可實現(xiàn)上述第八實施形態(tài)及第十實施形態(tài)的改善整流特性和提高感光度的雙向光控晶閘管芯片152、171時，就能夠獲得進一步感光度更高的SSR 198。
(第十三實施形態(tài))順便說一下，在上述第十一實施形態(tài)所示的那種具有零交叉功能的雙向光控晶閘管的情況下，除了存在上述的一般的非零交叉型雙向光控晶閘管的課題外，還存在如下所述的2個特有的課題。
首先，第一、在圖18所示的等效電路中，就必須將NPN晶體管Q2、Q4的電流放大率Hfe(npn)設(shè)定得比非零交叉型雙向光控晶閘管的情況高約5～10倍。其理由是因為，在存在所謂僅在零交叉點附近的電壓以下能夠觸發(fā)的時間限制的關(guān)系上，必須響應(yīng)高速工作。特別地，在作為構(gòu)成上述SSR的雙向光控晶閘管芯片使用時，在開關(guān)交流電路中存在L負載的情況下，因相位偏移而產(chǎn)生動作延遲，就會出現(xiàn)不能夠?qū)ǖ那闆r。但是，耐噪音特性與電流放大率Hfe(npn)緊密相關(guān)，存在所謂電流放大率Hfe(npn)越高，耐噪音特性越低的問題。
第二、在由MOS(金屬氧化膜半導體)FET構(gòu)成上述N型FET 186、188的情況下，就必須抑制在此MOSFET中的寄生晶體管的工作，即使在時間短脈沖狀的噪音電壓的情況下，也必須使上述MOSFET完全工作。
如上所述，所謂零交叉功能是在光控晶閘管182、183的P柵-陰極間附加N溝道的增強型MOSFET 186、188，在約30V或30V以上的AC電壓下，使上述P柵-陰極間短路，從而可使光控晶閘管182、183不工作的功能。由此，由于將觸發(fā)時間限定在低電壓時，所以觸發(fā)時流動的工作電流也可被限制得很低。因此，具備零交叉功能，就具有所謂與在設(shè)計控制電路上的安全設(shè)計相關(guān)的優(yōu)點。
并且，上述MOSFET 186、188除了上述零交叉功能外，還具有即使在接通設(shè)備的電源時錯誤施加容易產(chǎn)生1KV/μ sec左右高的dv/dt的噪音電壓的情況下、也能夠防止因光控晶閘管182、183的P柵-陰極間短路的誤操作的作為過電壓保護電路的功能。但是，即使內(nèi)置MOSFET 186、188，也會存在無法防止當施加脈沖狀的噪音電壓情況下的上述誤操作的情況。
在此，所謂上述的脈沖狀的噪音電壓是與AC線重疊急劇上升且短脈沖狀的噪音電壓。而且，此情況的脈沖狀的條件是脈沖寬度為0.1μsec～1.0μsec，電壓為大約4KV或4KV以下。因此，在誤施加這種短脈沖狀的電壓的情況下，作為過電壓保護電路的MOSFET 186、188就不工作，由于在此之間的晶閘管182、183誤操作，因此就存在所謂噪音耐受量下降的問題。
這是因為，在施加急劇上升的電壓的狀態(tài)下，在通過上述MOSFET 186、188的N型襯底一P型阱N型漏擴散構(gòu)成的寄生晶體管的路徑中也流入變位電流，此變位電流經(jīng)過寄生晶體管放大，通過布線流入晶閘管182、183的P柵。由于此電流起晶閘管182、183的觸發(fā)電流的作用，由此就會導致雙向光控晶閘管的誤操作。
本第十三實施形態(tài)～第十八實施形態(tài)是解決具有零交叉功能的雙向光控晶閘管特有的問題，即為了獲得高速工作響應(yīng)而提高NPN晶體管Q2、Q4的電流放大率Hfe(npn)時，使耐噪音特性降低，使變位電流流入到MOSFET 186、188內(nèi)形成的寄生晶體管而導致誤操作等。
圖23是圖18所示的具有零交叉功能的雙向光控晶閘管芯片181的光控晶閘管182中的NPN晶體管Q2及起零交叉功能的N型MOSFET 186部位的截面圖。由在N型硅襯底201的表面上形成的P柵擴散區(qū)202、在P柵擴散區(qū)202內(nèi)表面上形成的陰極擴散區(qū)(N型)203、N型硅襯底構(gòu)成NPN晶體管Q2。并且，在N型硅襯底201的表面中形成P阱擴散區(qū)204，在此P阱擴散區(qū)204的表面中形成N型MOSFET 186的源擴散區(qū)(N型)205和漏擴散區(qū)(N型)206。而且，簡單描述與控制柵電壓的VP(電壓探針Voltage Probe)電路209連接的柵區(qū)域207。
并且，如上述第十一實施形態(tài)中所述的上述陽極擴散區(qū)203和P阱擴散區(qū)204和源擴散區(qū)205，與柵電阻185的一端及電極T2連接并同時接地。此外，柵電阻185的另一端與P柵擴散區(qū)203和漏擴散區(qū)206連接。
在本實施形態(tài)中，將上述P阱擴散區(qū)204的深度a設(shè)定為P柵擴散區(qū)202的深度b以上的深度，并形成為1.3倍的深度。由此，可以將由N型MOSFET 186的漏擴散區(qū)206和P阱擴散區(qū)204和N型硅襯底201形成的寄生晶體管208的電流放大率Hfe降低為低于P阱擴散區(qū)的深度比P柵擴散區(qū)的深度還要淺的常規(guī)具有零交叉功能的雙向光控晶閘管芯片的情況。
因此，在上述P阱擴散區(qū)204和N型硅襯底201之間，施加脈沖寬度為0.1μsec～1.0μsec、電壓為大約4KV或4KV以下的短脈沖狀反向電壓的噪音電壓的情況下，通過P阱擴散區(qū)204和N型硅襯底201的結(jié)電容就可抑制瞬間流入寄生晶體管208的上述變位電流的放大。即，根據(jù)本實施形態(tài)，就能夠抑制現(xiàn)有的流入P柵擴散區(qū)202起觸發(fā)電流作用的上述變位電流，并能夠提高使晶閘管182正常工作的上述脈沖狀噪音電壓的最大值的脈沖噪音耐受量。
順便說一下，當上述P阱擴散區(qū)204的深度a超過P柵擴散區(qū)202的深度b的1.3倍時，由于形成P阱擴散區(qū)204時必須提高擴散溫度并需要長時間擴散，所以不進行優(yōu)選。因此，P阱擴散區(qū)204的深度a優(yōu)選為P柵擴散區(qū)202的深度b的1倍或1倍以上，且為1.3倍或1.3倍以下。
(第十四實施形態(tài))圖24(a)是圖18所示的具有零交叉功能的雙向光控晶閘管芯片181的光控晶閘管182中的起零交叉功能的N型MOSFET 186的另一個平面圖。此外，圖24(b)是沿圖24(a)中的F-F′方向觀察的截面。與上述第十三實施形態(tài)相同的構(gòu)件賦予相同的編號。在本實施形態(tài)中，在N型MOSFET 186的P阱擴散區(qū)204的表面中形成的漏擴散區(qū)(N型)210的面積小于源擴散區(qū)(N型)211的面積。
而且，由上述漏擴散區(qū)210和P阱擴散區(qū)204和N型硅襯底201形成寄生晶體管212，由N型硅襯底201的電容部分形成與寄生晶體管212的集電極連接的寄生電容213，由P阱擴散區(qū)204的電阻部分形成與寄生晶體管212的基極連接的寄生電阻(串聯(lián)電阻)214。在此，寄生電容213決定流入寄生晶體管212的上述變位電流的大小，優(yōu)選容量值盡可能小，原因是減少上述變位電流的值。此外，串聯(lián)電阻214決定將流過寄生晶體管212的上述變位電流、分流到與GND連接的路徑(通過P阱擴散區(qū)204的路徑，以及通過P阱擴散區(qū)204和源擴散區(qū)211的路徑)的比例，優(yōu)選電阻值盡可能小(P阱擴散區(qū)204的雜質(zhì)濃度高，到GND的距離短)。
順便說一下，由上述N型硅襯底201和P阱擴散區(qū)204的結(jié)電容產(chǎn)生并流入寄生晶體管212的變位電流，被分流為如下所示的3條路徑。
(a)通過與GND連接的P阱擴散區(qū)204的路徑
(b)通過與GND連接的P阱擴散區(qū)204及源擴散區(qū)211的路徑(c)通過漏擴散區(qū)210到達P柵擴散區(qū)的路徑并且，上述變位電流分流到上述各路徑的比率，由P阱擴散區(qū)204和源擴散區(qū)211和漏擴散區(qū)210的面積比及串聯(lián)電阻214的電阻值來決定。
在本實施形態(tài)中，減少上述寄生晶體管212的發(fā)射極面積，以減少寄生晶體管212的集電極電流。由此，如上所述，使向上述變位電流的源擴散區(qū)211(GND電位)的分流比變大，就可容易地流到源擴散區(qū)211。其結(jié)果，減少了寄生晶體管212的電流放大率Hfe對上述變位電流的影響，并能夠提高脈沖噪音的耐受量。
(第十五實施形態(tài))圖25(a)是圖18所示的具有零交叉功能的雙向光控晶閘管芯片181的光控晶閘管182中的起零交叉功能的N型MOSFET 186的另一個平面圖。此外圖25(b)是沿圖25(a)中的G-G′方向觀察的截面。與上述第十三實施形態(tài)相同的構(gòu)件賦予相同的編號。
在本實施形態(tài)中，如圖25所示，在P阱擴散區(qū)204的表面中，形成由連接擴散區(qū)215c連接平行排列的2個擴散區(qū)215a、215b的一端而構(gòu)成的平面[U]字狀的源擴散區(qū)(N型)215，在源擴散區(qū)215的2個擴散區(qū)215a、215b之間，形成與擴散區(qū)215a、215b平行的一個漏擴散區(qū)(N型)216。由此，就具有由源擴散區(qū)215包圍漏擴散區(qū)216的結(jié)構(gòu)。并且，柵區(qū)域217由鋁形成，同時，形成在漏擴散區(qū)216和源擴散區(qū)215的間隙上，以便使柵區(qū)域217的邊緣部位與漏擴散區(qū)216及源擴散區(qū)215的邊緣部位重疊。并且，即使在本實施形態(tài)中，也與第十四實施形態(tài)的情況相同，使漏擴散區(qū)216的面積小于源擴散區(qū)(N型)215的擴散區(qū)215a、215b的面積。
與第十四實施形態(tài)的情況相同，根據(jù)本實施形態(tài)就減少了N型MOSFET186中的寄生晶體管218的發(fā)射極面積，就能夠減少寄生晶體管218的集電極電流。并且，相對于漏擴散區(qū)216的面積，源擴散區(qū)215的面積比上述第十四實施形態(tài)的情況更大，并且形成此陽極擴散區(qū)215以便包圍漏擴散區(qū)216。因此，與上述第十四實施形態(tài)的情況相比，能夠大幅度地提高向上述變位電流的源擴散區(qū)215(GND電位)的分流比。其結(jié)果，進一步減少了寄生晶體管218的電流放大率Hfe對上述變位電流的影響，能夠提高脈沖噪音的耐受量。此外，例如，與上述第十四實施形態(tài)相同的情況，能夠使延伸向P阱擴散區(qū)204中的柵擴散區(qū)217方向的長度，大約為柵區(qū)域217及源擴散區(qū)215的長度的2倍。因此，若柵區(qū)域217及源擴散區(qū)215的長度與上述第十四實施形態(tài)相同時，就能夠縮小雙向光控晶閘管芯片181的尺寸。
(第十六實施形態(tài))圖26(a)是圖18所示的具有零交叉功能的雙向光控晶閘管芯片181的光控晶閘管182中的起零交叉功能的N型MOSFET 186的另一個平面圖。此外圖26(b)是沿圖26(a)中的H-H′方向觀察的截面。與上述第十三實施形態(tài)相同的構(gòu)件賦予相同的編號。
在本實施形態(tài)中，如圖26所示，具有將上述第十三實施形態(tài)中的P阱擴散區(qū)204的周圍轉(zhuǎn)換為P+補償擴散區(qū)的結(jié)構(gòu)。即，在圖26中，在P阱擴散區(qū)211內(nèi)表面形成N型MOSFET 186的源擴散區(qū)205。相對于此，位于僅寬度L1的P阱擴散區(qū)221的表面內(nèi)形成漏擴散區(qū)206。并且，在N型硅襯底201的表面中的P阱擴散區(qū)221的周圍，形成連接GND的P+補償擴散區(qū)222。由此，不與漏擴散區(qū)206中的P阱擴散區(qū)221重疊的區(qū)域，被P+補償擴散區(qū)222包圍。在此，漏擴散區(qū)206和P+擴散區(qū)222的重疊長度L1為10μm。此外，P+補償擴散區(qū)222的P型雜質(zhì)的濃度為1×1019cm-3。而且，P阱擴散區(qū)222的P型雜質(zhì)的濃度為5×1016cm-3。此外，柵區(qū)217由鋁形成。
如上所述，在本實施形態(tài)中，在形成P+補償擴散區(qū)222以便與上述N型MOSFET 186中的P阱擴散區(qū)21的周圍連接的同時，在P阱擴散區(qū)221的內(nèi)部形成源擴散區(qū)205，另一方面，形成漏擴散區(qū)206以便使其一部分與P+補償擴散區(qū)222接觸。因此，就能夠?qū)⒙U散區(qū)206和P阱擴散區(qū)221的重疊長度，即，自N型NOSFET 186的溝道端部到P+補償擴散區(qū)222的距離L1減少到10μm左右，就能夠?qū)?gòu)成寄生晶體管223的基極區(qū)域變窄。其結(jié)果，就能夠大幅度地降低寄生晶體管223的集電極電流。
此外，在上述P阱擴散區(qū)221的周圍，形成與P阱擴散區(qū)221連接的P+補償擴散區(qū)222的同時，與GND連接。因此，能夠降低與寄生晶體管223的基極連接的串聯(lián)電阻224的電阻值。
因此，與上述第十四實施形態(tài)的情況相比，能夠大幅度地提高分流到連接上述GND的上述變位電流的比例。其結(jié)果，可進一步減少寄生晶體管223的電流放大率Hfe對上述變位電流的影響，能夠提高脈沖噪音的耐受量。
而且，上述P+補償擴散區(qū)222的P型雜質(zhì)的濃度越高就越有利于降低串聯(lián)電阻224的電阻值。但是，由于P+補償擴散區(qū)222補償(修正濃度)P型雜質(zhì)濃度為5×1016cm-3的P阱擴散區(qū)221的表面濃度，所以其P型雜質(zhì)濃度必須為1×1017cm-3。此外，認為現(xiàn)實的制造方法優(yōu)選P型雜質(zhì)濃度1×1019cm-3左右。
上述重疊長度、即自N型NOSFET 186的溝道端部到P+補償擴散區(qū)222的距離L1超過10μm時，就不能將構(gòu)成寄生晶體管223的基極區(qū)域變窄，就不能得到本實施形態(tài)的效果。此外，當處于0μm時，對N型MOSFET 186的溝道濃度(即N型MOSFET 186的閾值電壓)會產(chǎn)生影響。因此，上述重疊長度L1必須為0μm或0μm以上，并且為10μm或10μm以下。
(第十七實施形態(tài))圖27(a)是圖18所示的具有零交叉功能的雙向光控晶閘管芯片181的光控晶閘管182中的具有零交叉功能的N型MOSFET 186的另一個平面圖。此外，圖27(b)是沿圖27(a)中的I-I′方向觀察的截面。與上述第十三實施形態(tài)及第十五實施形態(tài)相同的構(gòu)件賦予相同的編號，并省略其詳細說明。
本實施形態(tài)中N型MOSFET 186具有兼用上述第十五實施形態(tài)及第十六實施形態(tài)的結(jié)構(gòu)。即，在圖27中，在P阱擴散區(qū)225內(nèi)表面中形成漏擴散區(qū)216。此外，源擴散區(qū)215，其擴散區(qū)215a的一側(cè)面與P阱擴散區(qū)225的一側(cè)面僅由重疊寬度L1而形成，其擴散區(qū)215b的一側(cè)面與P阱擴散區(qū)225的另一側(cè)面僅由重疊寬度L1而形成，在P阱擴散區(qū)225的表面內(nèi)形成連接擴散區(qū)215c。并且，在N型硅襯底201的表面中的P阱擴散區(qū)225的周圍，形成連接GND的P+補償擴散區(qū)226。由此，與源極擴散區(qū)215中的P阱擴散區(qū)225不重疊的區(qū)域被P+補償擴散區(qū)226包圍，同時與P+補償擴散區(qū)226相接觸。
在此，在圖27(a)中，在源極擴散區(qū)215和漏極擴散區(qū)216之間構(gòu)成的N型MOSFET 186的溝道區(qū)域，按從a點環(huán)繞漏極擴散區(qū)216的周圍到達b點的路徑來形成，其長度為600μm。此外，源極擴散區(qū)215和P阱擴散區(qū)225的重疊長度L1為10μm。此外，P+補償擴散區(qū)226中的P型雜質(zhì)的濃度為1×1019cm-3。再有，P阱擴散區(qū)225的P型雜質(zhì)的濃度為5×1016cm-3。此外，柵擴散區(qū)217由鋁形成。
如上所述，根據(jù)本實施形態(tài)，與上述第十五實施形態(tài)相同，減少了寄生晶體管227的發(fā)射極面積，就能夠減少寄生晶體管227的集電極電流。并且，在增大源擴散區(qū)215相對于漏擴散區(qū)216的面積比，同時形成此陽極擴散區(qū)215以便包圍漏擴散區(qū)216。因此，與上述第十四實施形態(tài)的情況相比，就能夠大幅度地提高向上述變位電流的源擴散區(qū)215(GND電位)的分流比例。此外，與上述第十六實施形態(tài)相同，在上述P阱擴散區(qū)225的周圍，形成與P阱擴散區(qū)225連接的P+補償擴散區(qū)226的同時，與GND連接。因此，能夠降低與寄生晶體管227的基極連接的串聯(lián)電阻228的電阻值。其結(jié)果，可進一步減少寄生晶體管227的電流放大率Hfe對上述變位電流的影響，能夠提高脈沖噪音的耐受量。
并且，通過圍繞漏極擴散區(qū)216的周圍以“U”字狀形成上述N型MOSFET186的源擴散區(qū)215，就確保了600μm的溝道寬度。因此，與按上述端十四實施形態(tài)以矩形形成源極擴散區(qū)211的情況相比較，由于相對于相同N型MOSFET 186的面積，增長了溝道區(qū)域的寬度，因此就能夠降低導通電阻。其結(jié)果，即使在N型硅襯底201和電極T1、T2之間施加脈沖狀噪音電壓的情況下，N型MOSFET 186也能工作，并能夠進一步提高脈沖噪音的耐受量。例如，如果單獨擴大圖24所示的圖形尺寸，就能夠降低N型MOSFET 186的導通電阻。但是，在此情況下，存在芯片尺寸增大，且漏擴散區(qū)的尺寸增大上述寄生晶體管的電流放大率Hfe增大的缺點。由此，應(yīng)當認為，本實施形態(tài)的N型MOSFET 186的結(jié)構(gòu)是非常有效的。
此外，在本實施形態(tài)中，雖然N型MOSFET 186的溝道區(qū)域的寬度為600μm，但，只要為300μm或300μm以上就能獲得降低導通電阻的效果。雖然沒有特別限定上限，但是，由所希望獲得的雙向光控晶閘管的芯片尺寸來進行限制。
(第十八實施形態(tài))順便說一下，如上所述，作為具有零交叉功能的雙向光控晶閘管特有的問題，除了使變位電流流入在MOSFET 186、188形成的寄生晶體管從而導致誤操作之外，還存在為了獲得高速工作響應(yīng)而提高NPN晶體管Q2、Q4的電流放大率Hfe(npn)時使耐噪音特性降低的問題。本實施形態(tài)涉及能夠解決上述2個問題的具有零交叉功能的雙向光控晶閘管芯片。
圖28是表示本實施形態(tài)的雙向光控晶閘管芯片中的簡略結(jié)構(gòu)的圖形布局圖。此外，圖29是圖28中的J-J′方向觀察的截面。此外，圖30是本實施形態(tài)的雙向光控晶閘管芯片的等效電路圖。
本實施形態(tài)的雙向光控晶閘管芯片251中的N型硅襯底231、P柵擴散區(qū)233、233′，陰極擴散區(qū)234、234′及柵電阻235、235′與上述第一實施形態(tài)的雙向光控晶閘管芯片31中的N型硅襯底21、P柵擴散區(qū)23、23′，陰極擴散區(qū)24、24′及柵電阻25、25′形狀不同，但具有相同的功能。
此外，橫向切斷各CH1的光控晶閘管252及CH2的光控晶閘管253，將從在上述第二實施形態(tài)中的圖4所示的CH1側(cè)的P柵擴散區(qū)43上到CH2側(cè)的P柵擴散區(qū)43′上的鈍化結(jié)構(gòu)，橫跨雙向光控晶閘管芯片251的整個寬度延伸，從而形成溝道隔離區(qū)236。因此，橫跨雙向光控晶閘管芯片251的整個寬度，形成上述摻雜了磷的摻氧半絕緣多晶硅膜及鋁電極。并且，在N型硅襯底231的表面中的溝道隔離區(qū)236的下側(cè)，通過鋁電極(未圖示)及N型硅襯底231形成將P型擴散區(qū)238和N型擴散區(qū)239短路的肖特基勢壘二極管237。再有，在圖29的截面圖中，省略了包含溝道隔離區(qū)236的鈍化結(jié)構(gòu)。
如圖29所示，本實施形態(tài)中的陽極擴散區(qū)232、232′與上述第十七實施形態(tài)中的N型MOSFET 186的情況相同，由P阱擴散區(qū)240和P+補償擴散區(qū)241構(gòu)成。此時，與上述第十三實施形態(tài)相同，使P阱擴散區(qū)240的深度c為P柵擴散區(qū)233′的深度d的1.3倍。并且，在此陽極擴散區(qū)232、232′的表面上，形成具有與上述第十七實施形態(tài)中的MOSFET 186相同結(jié)構(gòu)的零交叉用的N型MOSFET 242、242′。因此，在降低在N型MOSFET 242中產(chǎn)生的寄生晶體管244中的電流放大率Hfe對上述變位電流的影響的同時，增長N型MOSFET242、242′的溝道寬度，就能夠降低導通電阻，能夠提高上述脈沖噪音的耐受量。再有，243、243′是與N型MOSFET242、242′的柵區(qū)域連接的VP電路。
順便說一下，如上所述，提高上述NPN晶體管Q2、Q4的電流放大率Hfe(npn)(即提高感光度)并在進行高速工作響應(yīng)時、卻降低了耐噪音特性，就存在耐噪音特性和感光度的交換關(guān)系。因此，為了使耐噪音特性和感光度最佳化(不降低感光度提高耐噪音特性)，將最影響噪音特性的NPN晶體管Q2、Q4的電流放大率Hfe(npn)固定在最佳值，在降低PNP晶體管Q1、Q3的電流放大率Hfe(pnp)的同時，有效地提高柵電阻253、253′的電阻值。
因此，在本實施形態(tài)中，如下所述，就降低PNP晶體管Q1、Q3的電流放大率Hfe(pnp)。即，在本實施形態(tài)中，橫跨雙向光控晶閘管芯片251的整個寬度以形成短路二極管237。因此，N型硅襯底231內(nèi)的少數(shù)載流子即空穴被構(gòu)成短路二極管237的P型擴散區(qū)238所吸收，從而縮短了上述空穴的壽命。其結(jié)果，能夠降低由陽極擴散區(qū)232、232′和N型硅襯底231和P柵擴散區(qū)233、233′形成的PNP晶體管Q1、Q3的電流放大率Hfe(pnp)。
就是說，根據(jù)本實施形態(tài)，在將最影響噪音特性的NPN晶體管Q2、Q4的電流放大率Hfe(npn)設(shè)定為可獲得所希望的耐噪音特性的值的同時，還能夠維持作為具有零交叉功能的雙向光控晶閘管所必需的感光度和高速工作。并且，在減少在N型MOSFET 242產(chǎn)生的寄生晶體管244的電流放大率Hfe的對上述變位電流的影響的同時，降低N型MOSFET 242的導通電阻，因此能夠提高脈沖噪音的耐受量。
可以單獨地實行上述第十三實施形態(tài)～第十八實施形態(tài)的具有零交叉功能的雙向光控晶閘管中所特有的問題的解決方法，毫無疑問，也可以通過適宜地組合進行上述特有問題的解決方法。
再有，在上述第十三實施形態(tài)～第十八實施形態(tài)中，說明了不同于常規(guī)N型MOSFET的結(jié)構(gòu)的N型MOSFET 186。在此，所謂“常規(guī)N型MOSFET”指的是如圖31圖形布局且圖32截面所示的、P阱擴散區(qū)262的深度e比P柵擴散區(qū)263的深度f淺、源擴散區(qū)264的面積和漏擴散區(qū)265的面積大致相同且源擴散區(qū)264及柵區(qū)域266是直線狀、在P阱擴散區(qū)262的周圍沒有形成P+補償擴散區(qū)的N型MOSFET 261。但是，如果具有上述第一實施形態(tài)～第十二實施形態(tài)所示結(jié)構(gòu)的溝道隔離區(qū)267時，毫無疑問，也可以適用于使用圖31及圖32所示的常規(guī)N型MOSFET、對于圖18所示的帶有零交叉功能的雙向光控晶閘管芯片181的范疇。
下面，敘述針對使用上述第十三實施形態(tài)～第十八實施形態(tài)所示結(jié)構(gòu)的N型MOSFET 186的具有零交叉功能的雙向光控晶閘管芯片18以及使用圖31及圖32所示結(jié)構(gòu)的常規(guī)N型MOSFET的具有標準零交叉功能的雙向光控晶閘管芯片(不帶有上述溝道隔離區(qū))的SSR進行的脈沖噪音的評價。圖33表示施加了脈沖噪音的脈沖寬度和耐受量(耐電壓)。使用圖34所示的脈沖噪音試驗電路來進行此評價。圖34中，271是使用在上述第十三實施形態(tài)～第十八實施形態(tài)所示結(jié)構(gòu)的N型MOSFET 186上附加了上述常規(guī)N型MOSFET的總計七種類型的N型MOSFET的具有零交叉功能的雙向光控晶閘管芯片中的任意一種，與LED 272組合而形成光起弧耦合器273，在電壓0V～4KV下改變并施加來自脈沖噪音發(fā)生器274的0.1μsec～1.0μsec梯度的噪音寬度的脈沖噪音，獲得正常工作的最大電壓值。再有，圖33中的字母表表示實施形態(tài)，“a～f”對應(yīng)于“第十三實施形態(tài)～第十八實施形態(tài)”。
表2中，示出了除涉及使用上述各實施形態(tài)及常規(guī)N型MOSFET的具有零交叉功能的雙向光控晶閘管芯片的噪音寬度(μsec)以外的脈沖噪音耐受量(V)。但是，脈沖噪音的電壓的測量界限是4KV，在圖33中，為了便于觀看曲線圖，示出了超過上述測量界限的值按4KV或4KV以上的合適值。
表2

根據(jù)圖33及表2，在脈沖寬度縮短的情況下就降低了脈沖噪音耐受量，隨著脈沖寬度的增長，整體地提高了脈沖噪音耐受量。具有上述過電壓保護功能的N型MOSFET的工作響應(yīng)不充分(對于脈沖噪音沒能追隨)，這是因為針對脈沖寬度變短時驅(qū)動N型MOSFET的柵電壓的寬度也會縮短，而隨脈沖寬度的增長，改善了N型MOSFET的工作響應(yīng)。
此外，在使用上述常規(guī)N型MOSFET的具有零交叉功能的雙向光控晶閘管芯片的情況下，在整個噪音寬度中，降低脈沖噪音耐受量，其最大量為1850V。相對于此，在使用上述第十三實施形態(tài)～上述第十八實施形態(tài)所示結(jié)構(gòu)的N型MOSFET 186的具有零交叉功能的雙向光控晶閘管芯片的情況下，按照根據(jù)N型MOSFET的結(jié)構(gòu)差異產(chǎn)生效果的程度，就整體改善了脈沖噪音耐受量，即使在脈沖寬度縮短的情況下，也能呈現(xiàn)出比使用上述常規(guī)N型MOSFET的情況下更高的脈沖噪音耐受量。最重要的是，在上述第十七實施形態(tài)及第十八實施形態(tài)的情況下，由于使用組合第十三實施形態(tài)～第十六實施形態(tài)結(jié)構(gòu)的N型MOSFET，因此可以說大大地改善了其效果。
應(yīng)當明白，上面雖然說明了本發(fā)明的實施形態(tài)，但也可對其進行各種變更。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當清楚，這種變更不會脫離本發(fā)明的宗旨和范圍且全部包含在下面所附的權(quán)利要求的范圍中。
權(quán)利要求
1.一種雙向光控晶閘管芯片，其特征在于，作為一種半導體芯片，包括第一導電類型的襯底；以及一對光控晶閘管部分，該一對光控晶閘管部分含有在上述第一導電類型的襯底表面上同時設(shè)置的第二導電類型的第一擴散層、上述第二導電類型的第二擴散層、在此第二擴散層內(nèi)形成的上述第一導電類型的第三擴散層，其中上述一對光控晶閘管部分之中的一個光控晶閘管部分配置在上述半導體芯片的一側(cè)，另一方面，另一個光控晶閘管部分配置在上述半導體芯片的另一側(cè)；構(gòu)成上述一個光控晶閘管部分的上述第一擴散層與構(gòu)成上述另一個光控晶閘管部分的上述第二擴散層及第三擴散層相對置；構(gòu)成上述另一個光控晶閘管部分的上述第一擴散層與構(gòu)成上述一個光控晶閘管部分的上述第二擴散層及第三擴散層相對置；在上述一對光控晶閘管部分之間產(chǎn)生的2個溝道相互不交叉而彼此平行，包括在上述襯底上構(gòu)成上述一對光控晶閘管部分的2個上述第二擴散層之間形成以抑制載流子移動的載流子移動抑制區(qū)域。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向光控晶閘管芯片，其特征在于，其中上述載流子移動抑制區(qū)域含有摻雜了磷的摻氧半絕緣多晶硅膜；上述摻雜了磷的摻氧半絕緣多晶硅膜通過鋁電極與上述襯底電連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙向光控晶閘管芯片，其特征在于，其中上述載流子移動抑制區(qū)域還含有在上述襯底的表面上形成的載流子吸收用二極管。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙向光控晶閘管芯片，其特征在于，其中上述載流子吸收用二極管具有比上述摻雜了磷的摻氧半絕緣多晶硅膜的外徑還要小的外徑，并且，與上述襯底側(cè)相對的側(cè)面通過上述鋁電極與上述襯底電連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向光控晶閘管芯片，其特征在于，其中與上述第一擴散層電連接的第一電極和上述載流子移動抑制區(qū)域的間隔以及與上述第三擴散層電連接的第二電極和上述載流子移動抑制區(qū)域的間隔之中，任何一個狹窄的間隔至少為30μm。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙向光控晶閘管芯片，其特征在于，其中在上述2個溝道之間形成上述載流子移動抑制區(qū)域，以使其不與各溝道交叉。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙向光控晶閘管芯片，其特征在于，其中上述載流子移動抑制區(qū)域與上述2個溝道分別交叉。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的雙向光控晶閘管芯片，其特征在于，其中與上述第一擴散層電連接的第一電極和上述載流子移動抑制區(qū)域的間隔、以及與上述第三擴散層電連接的第二電極和上述載流子移動抑制區(qū)域的間隔之中，任何一個狹窄的間隔至少為30μm。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙向光控晶閘管芯片，其特征在于，其中上述載流子移動抑制區(qū)域與上述2個溝道分別交叉。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的雙向光控晶閘管芯片，其特征在于，其中與上述第一擴散層電連接的第一電極和上述載流子移動抑制區(qū)域的間隔、以及與上述第三擴散層電連接的第二電極和上述載流子移動抑制區(qū)域的間隔之中，任何一個狹窄的間隔至少為30μm。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的雙向光控晶閘管芯片，其特征在于，其中上述載流子吸收用二極管具有比上述摻雜了磷的摻氧半絕緣多晶硅膜的外徑還要小的外徑，并且，與上述襯底側(cè)相對的側(cè)面通過上述鋁電極與上述襯底電連接。
12.一種雙向光控晶閘管芯片，其特征在于，作為一個半導體芯片，包括第一導電類型的襯底；一對光控晶閘管部分，該一對光控晶閘管部分含有在上述第一導電類型的襯底表面上同時設(shè)置的第二導電類型的第一擴散層、上述第二導電類型的第二擴散層、在此第二擴散層內(nèi)形成的上述第一導電類型的第三擴散層，其中上述一對光控晶閘管部分中的一個光控晶閘管部分配置在上述半導體芯片的一側(cè)，另一方面，另一個光控晶閘管部分配置在上述半導體芯片的另一側(cè)；構(gòu)成上述一個光控晶閘管部分的上述第一擴散層，與構(gòu)成上述另一個光控晶閘管部分的上述第二擴散層及第三擴散層相對置；構(gòu)成上述另一個光控晶閘管部分的上述第一擴散層，與構(gòu)成上述一個光控晶閘管部分的上述第二擴散層及第三擴散層相對置；在上述一對光控晶閘管部分之間產(chǎn)生的2個溝道相互不交叉而彼此平行，包括在上述襯底上且在與構(gòu)成上述一對光控晶閘管部分的2個上述第一擴散層和上述襯底的結(jié)合部附近、及在與構(gòu)成上述一對的光控晶閘管部分的2個上述第二擴散層和上述襯底的結(jié)合部附近、與上述溝道交叉形成以抑制載流子移動的摻雜了磷的摻氧半絕緣多晶硅膜。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的雙向光控晶閘管芯片，其特征在于，其中包括在上述成對的2個光控晶閘管部分之間與上述2個溝道分別交叉并由鋁形成且與上述襯底電連接的鋁保護環(huán)，上述各個摻雜了磷的摻氧半絕緣多晶硅膜與上述鋁保護環(huán)的間隔至少為30μm。
14.一種雙向光控晶閘管芯片，其特征在于，作為一個半導體芯片，包括第一導電類型的襯底；一對光控晶閘管部分，該一對光控晶閘管部分含有在上述第一導電類型的襯底的表面上同時設(shè)置的第二導電類型的第一擴散層、上述第二導電類型的第二擴散層、在此第二擴散層內(nèi)形成的上述第一導電類型的第三擴散層，其中上述一對光控晶閘管部分中的一個光控晶閘管部分配置在上述半導體芯片的一側(cè)，另一方面，另一個光控晶閘管部分配置在上述半導體芯片的另一側(cè)；構(gòu)成上述一個光控晶閘管部分的上述第一擴散層與構(gòu)成上述另一個光控晶閘管部分的上述第二擴散層及第三擴散層相對置；構(gòu)成上述另一個光控晶閘管部分的上述第一擴散層，與構(gòu)成上述一個光控晶閘管部分的上述第二擴散層及第三擴散層相對置；在上述一對光控晶閘管部分之間產(chǎn)生的2個溝道相互不交叉而彼此平行，包括構(gòu)成在上述襯底上的上述一對光控晶閘管部分的2個上述第二擴散層之間并且在上述2個第二擴散層和上述襯底的結(jié)合部附近分別在上述2個溝道之間與各溝道不交叉而形成以抑制載流子移動的摻雜了磷的摻氧半絕緣多晶硅膜。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的雙向光控晶閘管芯片，其特征在于，其中與上述第一擴散層電連接的第一電極和上述上述摻雜了磷的摻氧半絕緣多晶硅膜的間隔及與上述第三擴散層電連接的第二電極和上述上述摻雜了磷的摻氧半絕緣多晶硅膜的間隔之中，任何一個狹窄的間隔至少為30μm，上述2個摻雜了磷的摻氧半絕緣多晶硅膜中的相互間隔至少為30μm。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向光控晶閘管芯片，其特征在于，其中在上述襯底上，對于各個上述成對的光控晶閘管部分，在包含上述第一擴散層和上述襯底的結(jié)合部附近及上述第二擴散層和上述襯底的結(jié)合部附近、同時還在包圍第一擴散層及第二擴散層的環(huán)狀區(qū)域中形成由摻雜了磷的摻氧半絕緣多晶硅膜構(gòu)成的透明保護環(huán)。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向光控晶閘管芯片，其特征在于，其中還包括在構(gòu)成上述各光控晶閘管部分的第二擴散層和襯底之間形成的肖特基勢壘二極管。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向光控晶閘管芯片，其特征在于，其中上述第一導電類型是N型及P型的任意一種；上述第二導電類型是N型及P型的另一種；在上述各光控晶閘管部分中，在由上述第三擴散區(qū)和第二擴散區(qū)和襯底或由上述第一擴散區(qū)和襯底和第二擴散區(qū)構(gòu)成的NPN晶體管的基極和發(fā)射極電極之間并聯(lián)連接柵電阻和開關(guān)元件；將上述開關(guān)元件的控制端子連接在由上述第三擴散區(qū)和第二擴散區(qū)和襯底或由上述第一擴散區(qū)和襯底和第二擴散區(qū)構(gòu)成的PNP晶體管的基極。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的雙向光控晶閘管芯片，其特征在于，其中上述開關(guān)元件是金屬氧化膜半導體場效應(yīng)晶體管，上述金屬氧化膜場效應(yīng)晶體管形成在上述襯底的表面上形成的上述第二導電類型的阱內(nèi)，上述阱的擴散深度超過上述第二擴散深度。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的雙向光控晶閘管芯片，其特征在于，其中上述阱的擴散深度是上述第二擴散層的擴散深度1倍或1倍以上并且為1.3倍或1.3倍以下。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的雙向光控晶閘管芯片，其特征在于，其中上述開關(guān)元件是金屬氧化膜半導體場效應(yīng)晶體管；上述金屬氧化膜場效應(yīng)晶體管形成在上述襯底的表面上形成的上述第二導電類型的阱內(nèi)；在上述金屬氧化膜半導體場效應(yīng)晶體管中的上述阱內(nèi)形成的漏擴散區(qū)的面積比在上述阱內(nèi)形成的源擴散區(qū)的面積小。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的雙向光控晶閘管芯片，其特征在于，其中上述漏擴散區(qū)形成在上述阱內(nèi)表面?zhèn)?，上述源擴散區(qū)包圍上述漏擴散區(qū)周圍并形成在上述阱內(nèi)表面?zhèn)取?br> 23.根據(jù)權(quán)利要求18所述的雙向光控晶閘管芯片，其特征在于，其中上述開關(guān)元件是金屬氧化膜半導體場效應(yīng)晶體管；上述金屬氧化膜半導體場效應(yīng)晶體管中的至少一部分形成在上述襯底的表面形成的上述第二導電類型的阱內(nèi)；在上述襯底的表面中的上述阱的周圍，形成與上述阱緊鄰、同時具有比上述阱中的雜質(zhì)擴散濃度更高濃度的雜質(zhì)擴散濃度的第二導電類型的高濃度補償擴散層；上述金屬氧化膜半導體場效應(yīng)晶體管中，未形成在上述阱內(nèi)的區(qū)域形成在上述高濃度補償擴散層內(nèi)。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的雙向光控晶閘管芯片，其特征在于，其中上述高濃度補償擴散層中的雜質(zhì)濃度為1×1017cm-3或1×1017cm-3以上。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的雙向光控晶閘管芯片，其特征在于，其中在上述阱內(nèi)形成上述金屬氧化膜半導體場效應(yīng)晶體管中的源擴散區(qū)，與上述源擴散區(qū)相對的一側(cè)、在上述阱內(nèi)形成上述金屬氧化膜半導體場效應(yīng)晶體管中的漏擴散區(qū)，另一方面，在上述高濃度補償擴散層內(nèi)形成其余的區(qū)域。
26.根據(jù)權(quán)利要求23所述的雙向光控晶閘管芯片，其特征在于，其中在上述阱內(nèi)形成上述金屬氧化膜半導體場效應(yīng)晶體管中的漏擴散區(qū)，與上述漏擴散區(qū)相對的一側(cè)、在上述阱內(nèi)形成上述金屬氧化膜半導體場效應(yīng)晶體管中的源擴散區(qū)，另一方面，在上述高濃度補償擴散層內(nèi)形成其余的區(qū)域。
27.根據(jù)權(quán)利要求25所述的雙向光控晶閘管芯片，其特征在于，其中在上述阱內(nèi)形成的向上述漏擴散區(qū)或源擴散區(qū)中的上述一側(cè)延伸的溝道方向的長度為0μm或0μm以上并且為10μm或10μm以下。
28.根據(jù)權(quán)利要求26所述的雙向光控晶閘管芯片，其特征在于，其中，在上述阱內(nèi)形成的向上述漏擴散區(qū)或源擴散區(qū)中的上述一側(cè)延伸的溝道方向的長度為0μm或0μm以上并且為10μm或10μm以下。
29.根據(jù)權(quán)利要求19所述的雙向光控晶閘管芯片，其特征在于，其中上述金屬氧化膜半導體場效應(yīng)晶體管中的溝道寬度為300μm或300μm以上。
30.根據(jù)權(quán)利要求21所述的雙向光控晶閘管芯片，其特征在于，其中上述金屬氧化膜半導體場效應(yīng)晶體管中的溝道寬度為300μm或300μm以上。
31.根據(jù)權(quán)利要求23所述的雙向光控晶閘管芯片，其特征在于，其中上述金屬氧化膜半導體場效應(yīng)晶體管中的溝道寬度為300μm或300μm以上。
32.根據(jù)權(quán)利要求19所述的雙向光控晶閘管芯片，其特征在于，其中在上述襯底的表面中形成與上述2個溝道交叉方式而形成的載流子吸收用二極管。
33.根據(jù)權(quán)利要求21所述的雙向光控晶閘管芯片，其特征在于，其中在上述襯底的表面中形成與上述2個溝道交叉方式而形成的載流子吸收用二極管。
34.根據(jù)權(quán)利要求23所述的雙向光控晶閘管芯片，其特征在于，其中在上述襯底的表面中形成與上述2個溝道交叉方式而形成的載流子吸收用二極管。
35.一種光起弧耦合器，其特征在于，由權(quán)利要求1所述的雙向光控晶閘管芯片和發(fā)光二極管構(gòu)成。
36.一種固體繼電器，其特征在于，由權(quán)利要求35所述的光起弧耦合器和緩沖電路構(gòu)成。
37.根據(jù)權(quán)利要求12所述的雙向光控晶閘管芯片，其特征在于，其中在上述襯底之上、對于各個上述成對的光控晶閘管部分、在包含上述第一擴散層和上述襯底的結(jié)合部附近及上述第二擴散層和上述襯底的結(jié)合部附近、同時還在包圍第一擴散層及第二擴散層的環(huán)狀區(qū)域中形成由摻雜了磷的摻氧半絕緣多晶硅膜構(gòu)成的透明保護環(huán)。
38.根據(jù)權(quán)利要求12所述的雙向光控晶閘管芯片，其特征在于，其中包括在構(gòu)成上述各光控晶閘管部分的第二擴散層和襯底之間形成的肖特基勢壘二極管。
39.根據(jù)權(quán)利要求12所述的雙向光控晶閘管芯片，其特征在于，其中上述第一導電類型是N型及P型的任意一種；上述第二導電類型是N型及P型的另一種；在上述各光控晶閘管部分，在由上述第三擴散區(qū)和第二擴散區(qū)和襯底或由上述第一擴散區(qū)和襯底和第二擴散區(qū)構(gòu)成的NPN晶體管的基極和發(fā)射極電極之間并聯(lián)連接柵電阻和開關(guān)元件；將上述開關(guān)元件的控制端子連接在由上述第三擴散區(qū)和第二擴散區(qū)和襯底或由上述第一擴散區(qū)和襯底和第二擴散區(qū)構(gòu)成的PNP晶體管的基極。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的雙向光控晶閘管芯片，其特征在于，其中上述開關(guān)元件是金屬氧化膜半導體場效應(yīng)晶體管，上述金屬氧化膜場效應(yīng)晶體管形成在上述襯底的表面上形成的上述第二導電類型的阱內(nèi)，上述阱的擴散深度超過上述第二擴散深度。
41.根據(jù)權(quán)利要求40所述的雙向光控晶閘管芯片，其特征在于，其中上述阱的擴散深度是上述第二擴散層的擴散深度1倍或1倍以上并且為1.3倍或1.3倍以下。
42.根據(jù)權(quán)利要求39所述的雙向光控晶閘管芯片，其特征在于，其中上述開關(guān)元件是金屬氧化膜半導體場效應(yīng)晶體管，上述金屬氧化膜場效應(yīng)晶體管形成在上述襯底的表面上形成的上述第二導電類型的阱內(nèi)，在上述金屬氧化膜半導體場效應(yīng)晶體管中的上述阱內(nèi)形成的漏擴散區(qū)的面積比在上述阱內(nèi)形成的源擴散區(qū)的面積小。
43.根據(jù)權(quán)利要求42所述的雙向光控晶閘管芯片，其特征在于，其中上述漏擴散區(qū)形成在上述阱內(nèi)表面?zhèn)龋鲜鲈磾U散區(qū)包圍上述漏擴散區(qū)的周圍并形成在上述阱內(nèi)表面?zhèn)取?br> 44.根據(jù)權(quán)利要求39所述的雙向光控晶閘管芯片，其特征在于，其中上述開關(guān)元件是金屬氧化膜半導體場效應(yīng)晶體管，上述金屬氧化膜半導體場效應(yīng)晶體管中的至少一部分形成在上述襯底的表面形成的上述第二導電類型的阱內(nèi)，在上述襯底的表面中的上述阱的周圍形成與上述阱緊鄰、同時具有比上述阱中的雜質(zhì)擴散濃度更高濃度的雜質(zhì)擴散濃度的第二導電類型的高濃度補償擴散層，上述金屬氧化膜半導體場效應(yīng)晶體管中，未形成在上述阱內(nèi)的區(qū)域形成在上述高濃度補償擴散層內(nèi)。
45.根據(jù)權(quán)利要求44所述的雙向光控晶閘管芯片，其特征在于，其中上述高濃度補償擴散層中的雜質(zhì)濃度為1×1017cm-3或1×1017cm-3以上。
46.根據(jù)權(quán)利要求44所述的雙向光控晶閘管芯片，其特征在于，其中在上述阱內(nèi)形成上述金屬氧化膜半導體場效應(yīng)晶體管中的源擴散區(qū)，與上述源擴散區(qū)相對的一側(cè)、在上述阱內(nèi)形成上述金屬氧化膜半導體場效應(yīng)晶體管中的漏擴散區(qū)，另一方面，在上述高濃度補償擴散層內(nèi)形成其余的區(qū)域。
47.根據(jù)權(quán)利要求44所述的雙向光控晶閘管芯片，其特征在于，其中在上述阱內(nèi)形成上述金屬氧化膜半導體場效應(yīng)晶體管中的漏擴散區(qū)，與上述漏擴散區(qū)相對的一側(cè)、在上述阱內(nèi)形成上述金屬氧化膜半導體場效應(yīng)晶體管中的源擴散區(qū)，另一方面，在上述高濃度補償擴散層內(nèi)形成其余的區(qū)域。
48.根據(jù)權(quán)利要求46所述的雙向光控晶閘管芯片，其特征在于，其中在上述阱內(nèi)形成的向上述漏擴散區(qū)或源擴散區(qū)中的上述一側(cè)延伸的溝道方向的長度為0μm或0μm以上并且為10μm或10μm以下。
49.根據(jù)權(quán)利要求47所述的雙向光控晶閘管芯片，其特征在于，其中在上述阱內(nèi)形成的向上述漏擴散區(qū)或源擴散區(qū)中的上述一側(cè)延伸的溝道方向的長度為0μm或0μm以上并且為10μm或10μm以下。
50.根據(jù)權(quán)利要求40所述的雙向光控晶閘管芯片，其特征在于，其中上述金屬氧化膜半導體場效應(yīng)晶體管中的溝道寬度為300μm或300μm以上。
51.根據(jù)權(quán)利要求42所述的雙向光控晶閘管芯片，其特征在于，其中上述金屬氧化膜半導體場效應(yīng)晶體管中的溝道寬度為300μm或300μm以上。
52.根據(jù)權(quán)利要求43所述的雙向光控晶閘管芯片，其特征在于，其中上述金屬氧化膜半導體場效應(yīng)晶體管中的溝道寬度為300μm或300μm以上。
53.根據(jù)權(quán)利要求40所述的雙向光控晶閘管芯片，其特征在于，其中在上述襯底的表面中形成與上述2個溝道交叉方式而形成的載流子吸收用二極管。
54.根據(jù)權(quán)利要求42所述的雙向光控晶閘管芯片，其特征在于，其中在上述襯底的表面中形成與上述2個溝道交叉方式而形成的載流子吸收用二極管。
55.根據(jù)權(quán)利要求44所述的雙向光控晶閘管芯片，其特征在于，其中在上述襯底的表面中形成與上述2個溝道交叉方式而形成的載流子吸收用二極管。
56.一種光起弧耦合器，其特征在于，由權(quán)利要求12所述的雙向光控晶閘管芯片和發(fā)光二極管構(gòu)成。
57.一種固體繼電器，其特征在于，由權(quán)利要求56所述的光起弧耦合器和緩沖電路構(gòu)成。
58.根據(jù)權(quán)利要求14所述的雙向光控晶閘管芯片，其特征在于，其中在上述襯底之上、對于各個上述成對的光控晶閘管部分在包含上述第一擴散層和上述襯底的結(jié)合部附近及上述第二擴散層和上述襯底的結(jié)合部附近、同時還在包圍第一擴散層及第二擴散層的環(huán)狀區(qū)域中形成由摻雜了磷的摻氧半絕緣多晶硅膜構(gòu)成的透明保護環(huán)。
59.根據(jù)權(quán)利要求14所述的雙向光控晶閘管芯片，其特征在于，其中包括在構(gòu)成上述各光控晶閘管部分的第二擴散層和襯底之間形成的肖特基勢壘二極管。
60.根據(jù)權(quán)利要求14所述的雙向光控晶閘管芯片，其特征在于，其中上述第一導電類型是N型及P型的任意一種；上述第二導電類型是N型及P型的另一種；在上述各光控晶閘管部分中，在由上述第三擴散區(qū)和第二擴散區(qū)和襯底或由上述第一擴散區(qū)和襯底和第二擴散區(qū)構(gòu)成的NPN晶體管的基極和發(fā)射極電極之間并聯(lián)連接柵電阻和開關(guān)元件；將上述開關(guān)元件的控制端子連接在由上述第三擴散區(qū)和第二擴散區(qū)和襯底或由上述第一擴散區(qū)和襯底和第二擴散區(qū)構(gòu)成的PNP晶體管的基極。
61.根據(jù)權(quán)利要求60所述的雙向光控晶閘管芯片，其特征在于，其中上述開關(guān)元件是金屬氧化膜半導體場效應(yīng)晶體管，上述金屬氧化膜場效應(yīng)晶體管形成在上述襯底的表面上形成的上述第二導電類型的阱內(nèi)，上述阱的擴散深度超過上述第二擴散深度。
62.根據(jù)權(quán)利要求61所述的雙向光控晶閘管芯片，其特征在于，其中上述阱的擴散深度是上述第二擴散層的擴散深度1倍或1倍以上并且為1.3倍或1.3倍以下。
63.根據(jù)權(quán)利要求60所述的雙向光控晶閘管芯片，其特征在于，其中上述開關(guān)元件是金屬氧化膜半導體場效應(yīng)晶體管，上述金屬氧化膜場效應(yīng)晶體管形成在上述襯底的表面上形成的上述第二導電類型的阱內(nèi)，在上述金屬氧化膜半導體場效應(yīng)晶體管中的上述阱內(nèi)形成的漏擴散區(qū)的面積比在上述阱內(nèi)形成的源擴散區(qū)的面積小。
64.根據(jù)權(quán)利要求63所述的雙向光控晶閘管芯片，其特征在于，其中在上述阱內(nèi)表面?zhèn)刃纬缮鲜雎U散區(qū)，上述源擴散區(qū)包圍上述漏擴散區(qū)的周圍并形成在上述阱內(nèi)表面?zhèn)取?br> 65.根據(jù)權(quán)利要求60所述的雙向光控晶閘管芯片，其特征在于，其中上述開關(guān)元件是金屬氧化膜半導體場效應(yīng)晶體管，上述金屬氧化膜半導體場效應(yīng)晶體管中的至少一部分形成在上述襯底的表面形成的上述第二導電類型的阱內(nèi)，在上述襯底的表面中的上述阱的周圍形成與上述阱緊鄰、同時具有比上述阱中的雜質(zhì)擴散濃度更高濃度的雜質(zhì)擴散濃度的第二導電類型的高濃度補償擴散層，上述金屬氧化膜半導體場效應(yīng)晶體管中，在上述阱內(nèi)未形成的區(qū)域形成在上述高濃度補償擴散層內(nèi)。
66.根據(jù)權(quán)利要求65所述的雙向光控晶閘管芯片，其特征在于，其中上述高濃度補償擴散層中的雜質(zhì)濃度為1×1017cm-3或1×1017cm-3以上。
67.根據(jù)權(quán)利要求65所述的雙向光控晶閘管芯片，其特征在于，其中在上述阱內(nèi)形成上述金屬氧化膜半導體場效應(yīng)晶體管中的源擴散區(qū)，與上述源擴散區(qū)相對的一側(cè)、在上述阱內(nèi)形成上述金屬氧化膜半導體場效應(yīng)晶體管中的漏擴散區(qū)，另一方面，在上述高濃度補償擴散層內(nèi)形成其余的區(qū)域。
68.根據(jù)權(quán)利要求65所述的雙向光控晶閘管芯片，其特征在于，其中在上述阱內(nèi)形成上述金屬氧化膜半導體場效應(yīng)晶體管中的漏擴散區(qū)，與上述漏擴散區(qū)相對的一側(cè)、在上述阱內(nèi)形成上述金屬氧化膜半導體場效應(yīng)晶體管中的源擴散區(qū)，另一方面，在上述高濃度補償擴散層內(nèi)形成其余的區(qū)域。
69.根據(jù)權(quán)利要求67所述的雙向光控晶閘管芯片，其特征在于，其中在上述阱內(nèi)形成的向上述漏擴散區(qū)或源擴散區(qū)中的上述一側(cè)延伸的溝道方向的長度為0μm或0μm以上并且為10μm或10μm以下。
70.根據(jù)權(quán)利要求68所述的雙向光控晶閘管芯片，其特征在于，其中在上述阱內(nèi)形成的向上述漏擴散區(qū)或源擴散區(qū)中的上述一側(cè)延伸的溝道方向的長度為0μm或0μm以上并且為10μm或10μm以下。
71.根據(jù)權(quán)利要求61所述的雙向光控晶閘管芯片，其特征在于，其中上述金屬氧化膜半導體場效應(yīng)晶體管中的溝道寬度為300μm或300μm以上。
72.根據(jù)權(quán)利要求63所述的雙向光控晶閘管芯片，其特征在于，其中上述金屬氧化膜半導體場效應(yīng)晶體管中的溝道寬度為300μm或300μm以上。
73.根據(jù)權(quán)利要求64所述的雙向光控晶閘管芯片，其特征在于，其中上述金屬氧化膜半導體場效應(yīng)晶體管中的溝道寬度為300μm或300μm以上。
74.根據(jù)權(quán)利要求61所述的雙向光控晶閘管芯片，其特征在于，其中在上述襯底的表面中形成與上述2個溝道交叉方式而形成的載流子吸收用二極管。
75.根據(jù)權(quán)利要求63所述的雙向光控晶閘管芯片，其特征在于，其中在上述襯底的表面中形成與上述2個溝道交叉方式而形成的載流子吸收用二極管。
76.根據(jù)權(quán)利要求65所述的雙向光控晶閘管芯片，其特征在于，其中在上述襯底的表面中形成與上述2個溝道交叉方式而形成的載流子吸收用二極管。
77.一種光起弧耦合器，其特征在于，由權(quán)利要求14所述的雙向光控晶閘管芯片和發(fā)光二極管構(gòu)成。
78.一種固體繼電器，其特征在于，由權(quán)利要求77所述的光起弧耦合器和緩沖電路構(gòu)成。
全文摘要
配置雙向光控晶閘管芯片(31)的2個運行溝道CH1、CH2，以便使它們不交叉、相互隔離。并且，在N型硅襯底上左側(cè)的P柵擴散區(qū)(23)和右側(cè)的P柵擴散區(qū)(23′)之間，即在CH1和CH2之間形成由摻雜了磷的摻氧半絕緣多晶硅膜(35a)而構(gòu)成的溝道隔離區(qū)(29)。因此，使上述N型硅襯底表面中的溝道隔離區(qū)(29)附近的硅界面能級(Qss)增大，在上述區(qū)域中使N型硅襯底表面內(nèi)的少數(shù)載流子即空穴湮滅。其結(jié)果，當CH1處于截止時刻以便對CH2側(cè)施加相反相位的電壓的情況下，雖然沒有光入射但仍能夠防止CH2導通的整流失敗，并能夠提高整流特性。
文檔編號H01L29/872GK1694255SQ20051007886
公開日2005年11月9日 申請日期2005年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月17日
發(fā)明者鞠山満, 中島聡司 申請人:夏普株式會社