一种包含光控晶闸管的半导体器件的制作方法

本实用新型涉及半导体领域，具体涉及一种包含光控晶闸管的半导体器件。

背景技术：

目前，现有技术中的光控晶闸管均采用led激光发射器驱动一个小功率光敏晶闸管，然后再驱动一个大功率晶闸管，而这样传递式的驱动结构，由于采用一个小功率晶闸管驱动另外一个大功率晶闸管，则会使得整个驱动装置的结构复杂、效率低下、容错率低。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提出一种器件功耗低、工作速度快的包含光控晶闸管的半导体器件。

本实用新型的一种包含光控晶闸管的半导体器件，包括led激光发射器和光敏晶闸管，且所述led激光发射器和光敏晶闸管封装在所述半导体器件内；所述led激光发射器通过外部信号激励发射激光信号，所述光敏晶闸管为没有栅极但对光信号敏感的大功率晶闸管，所述led激光发射器发射激光信号直接触发所述光敏晶闸管的j2结。通过所述led激光发射器直接驱动所述大功率光敏晶闸管，从而使得所述半导体器件的功耗大大降低，而且工作速度进一步提升，版图设计更加简化。

进一步，本实用新型的包含光控晶闸管的半导体器件，所述光敏晶闸管的功率为正向、反向阻断电压大于600伏特，正向电流大于5安培。

进一步，本实用新型的包含光控晶闸管的半导体器件，所述光敏晶闸管包括光控晶闸管芯片，所述光控晶闸管芯片包括阴极结构和阳极结构，其中所述阴极结构为对称的叉指状结构，所述阴极不仅仅是一个非欧姆接触型的光生载流子半导体区域，也是一个欧姆接触的电流收集区域。本实用新型将阴极结构改进成为叉指状结构，使得所述阴极既可以作为电流收集区域，而且所述阴极未被金属覆盖的半导体区域，采用适合波长的光照射会在硅表面产生光生载流子，作用在所述光控晶闸管的j2结上，从而使晶闸管整个器件正向导通。所述光控晶闸管的阴极区域内存在阴极短路点，以及未短路的n+区域，这种结构首先能缩短器件边缘处和内部触发闩锁的时间差，使得内部和边缘处触发闩锁的时间尽量保持一致，保证器件中电流均匀分布。其次这种结构由于短路点的存在，器件的dv/dt耐量不会减少，并且器件导通条件α1与之和无限趋近于1，而且其中的α2并没有因为器件加入短路点而下降，此改进措施可从根本上避免了由于短路点的存在影响了器件的导通性能。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：

本实用新型的包含光控晶闸管的半导体器件，采用led激光发射器直接驱动所述大功率光敏晶闸管，从而使得所述半导体器件的功耗大大降低，而且工作速度进一步提升，版图设计更加简化。

附图说明

图1本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的使用状态示意图。

图3为本实用新型光敏晶闸管的结构示意图。

其中，1.p型基区，2.阴极金属层，3.阴极短路点，4.阴极n+区，5.台面槽，6.对通扩散p+区，7.衬底n-区，8.阳极p+区，9.阳极金属层。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本实用新型做进一步的详细说明。

如图1-图3所示，本实用新型的一种包含光控晶闸管的半导体器件，包括led激光发射器和光敏晶闸管，且所述led激光发射器和光敏晶闸管封装在所述半导体器件内；所述led激光发射器通过外部信号激励发射激光信号，所述光敏晶闸管为没有栅极但对光信号敏感的大功率晶闸管，所述led激光发射器发射激光信号直接触发所述光敏晶闸管的j2结。在本最佳实施例中，所述光敏晶闸管的功率为正向、反向阻断电压大于600伏特，正向电流大于5安培。

在本实施例中，所述光敏晶闸管包括光控晶闸管芯片，所述光控晶闸管芯片包括阴极结构和阳极结构，其中所述阴极结构为对称的叉指状结构，所述阴极不仅仅是一个非欧姆接触型的光生载流子半导体区域，也是一个欧姆接触的电流收集区域。如图2所示，所述光控晶闸管芯片从上往下依次为阴极n+区4、阴极p区1、衬底n-区7，以及阳极p+区8，在所述阴极p区1之上和所述阳极p+区8之下分别设置阴极金属层2和阳极金属层9，所述阴极n+区4还设置有阴极短路点3，在所述光控晶闸管芯片上开设台面槽5，所述台面槽5的凹槽面依次邻接所述阴极p区1和衬底n-区7，在所述阳极p+区8之上、且邻接所述衬底n-区7以及台面槽5的区域附近还设置有对通扩散p+区6，所述对通扩散p+区设置在所述光控晶闸管芯片边缘，为对称结构。所述对通扩散p+区6沿所述光控晶闸管芯片高度方向的剖面形状为葫芦形，有助于提高器件的耐压性能。所述器件的台面槽5用于提高耐压，形状为椭圆形，所述对通扩散p+区为对称结构。即所述光控晶闸管的阴极区域内存在阴极短路点，以及未短路的n+区域，上述结构首先能缩短器件边缘处和内部触发闩锁的时间差，使得内部和边缘处触发闩锁的时间尽量保持一致，保证器件中电流均匀分布。其次这种结构由于短路点的存在，器件的dv/dt耐量不会减少，并且器件导通条件α1与之和无限趋近于1，而且其中的α2并没有因为器件加入短路点而下降，此改进措施可从根本上避免了由于短路点的存在影响了器件的导通性能。本实用新型将阴极结构改进成为叉指状结构，使得所述阴极既可以作为电流收集区域，而且所述阴极未被金属覆盖的半导体区域，采用适合波长的光照射会在硅表面产生光生载流子，作用在所述光控晶闸管的j2结上，从而使晶闸管整个器件正向导通。

在本实施例中，所述led激光发射器采用脉冲信号触发，当所述光控晶闸管需要正向导通的时候，一个脉冲使led灯发出光，经光纤传输使所述大功率的光控晶闸管导通。其中，控制电路可采用fpga实现。本实用新型的半导体器件采用led激光发射器直接驱动所述大功率光敏晶闸管，从而使得所述半导体器件的功耗大大降低，而且工作速度进一步提升，版图设计更加简化。