[發明專利]耐候型微觸發可控硅及其制造方法

無效

• 申請號: 201010147488.2
• 申請日: 2010-03-15
• 公開（公告）號: CN101814496A
• 公開（公告）日: 2010-08-25
• 發明（設計）人: 李文廣;周遠鑄
• 申請（專利權）人: 廈門泰格微電子科技有限公司
• 主分類號: H01L27/06
• 分類號: H01L27/06;H01L29/74;H01L21/77;H01L21/332
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，尤其是涉及一種耐候型微觸發可控硅及其制造方法。

背景技術

自1958年美國通用電氣公司研制成功第一個工業用可控硅開始，電能的變換和控制從旋轉的變流機組、靜止的離子變流器進入以電力半導體器件組成的變流器時代。

可控硅的主要成員有單向可控硅、雙向可控硅、光控可控硅、逆導可控硅、可關斷可控硅和快速可控硅等。其中，單向可控硅是一種可控整流電子元件，其可在外部控制信號作用下由關斷變為導通，但一旦導通，外部信號就無法使其關斷，只能靠去除負載或降低兩端電壓使其關斷。

微觸發單向可控硅的重要特性是觸發導通時所需要的門極觸發電流很小，通常觸發電流I_GT小于100μA，一般用戶選用觸發電流為30～60μA，工作結溫則在-40℃～125℃之間。但是，現有技術中的微觸發單向可控硅的觸發電流隨溫度變化會發生劇烈改變：低溫時觸發電流變大，-40℃時的觸發電流是常溫25℃的6～8倍，這使得可控硅被觸發導通困難；而高溫時觸發電流變小，80℃時的觸發電流是常溫25℃時的0.1～0.2倍，這又使得可控硅容易受干擾而發生誤導通。因此無法滿足高低溫變化大的環境要求。

其次，在現有可控硅產品生產過程中，觸發電流離散性大，I_GT控制在30～60μA時工藝難度很大、良率較低且成本增加。

此外，現有技術中的微觸發單向可控硅開關速度低、通態壓降大也限制了產品使用。

發明內容

本發明主要解決的技術問題是：提供一種耐候型微觸發可控硅及其制造方法，能夠使耐候型可控硅具備對其所處的外在氣候/工作環境溫度、或對其自身工作溫度變化進行自適應且適時調整匹配的技術特性，使耐候型可控硅具備抗溫度干擾/抗電磁干擾的能力，同時，解決可控硅產品生產過程中的觸發電流離散性大，I_GT控制在30～60μA時工藝難度很大、良率較低的制造成本問題。

為了解決上述技術問題，本發明提供一種耐候型微觸發可控硅，為PNP結構，所述PNP結構的一側P型硅上設有N⁺發射區和門極電極，在所述N⁺發射區上設置有陰極電極，所述PNP結構的另一側P型硅上設置有陽極電極，所述PNP結構內部設有橫向集成電阻，所述橫向集成電阻是負溫度系數型熱敏電阻，并且連接于所述門極電極和陰極電極之間。

作為本發明耐候型微觸發可控硅的一種改進，所述橫向集成電阻位于所述N⁺發射區下面鄰近所述門極電極區側的P型硅上。

作為本發明耐候型微觸發可控硅的一種改進，所述橫向集成電阻的阻值變化范圍為5千歐姆到15千歐姆之間。

作為本發明耐候型微觸發可控硅的一種改進，所述耐候型微觸發可控硅還包括包圍所述N⁺發射區、鄰近N⁺發射區的P型硅以及門極電極的阻斷電壓保護槽。

為了解決上述技術問題，本發明還提供一種耐候型微觸發可控硅的制造方法，其包括以下步驟：在PNP結構的一側P型硅上形成N⁺發射區和門極電極；在所述N⁺發射區上形成陰極電極；以及，在所述PNP結構的另一側P型硅上形成陽極電極，并且在所述PNP結構內部形成連接于所述門極電極和陰極電極之間的橫向集成電阻，所述橫向集成電阻是負溫度系數型熱敏電阻。

作為本發明耐候型微觸發可控硅的制造方法的一種改進，所述在PNP結構形成連接于所述門極電極和陰極電極之間的橫向集成電阻的步驟為：采用擴散集成的辦法，在PNP結構形成連接于所述門極電極和陰極電極之間的次薄層橫向集成電阻。

作為本發明耐候型微觸發可控硅的制造方法的一種改進，所述在PNP結構的一側P型硅上形成N⁺發射區的步驟包括：在N型硅單晶基片上通過硼擴散形成所述PNP結構，并在一側P型硅上通過選擇性磷擴散形成所述N⁺發射區。

作為本發明耐候型微觸發可控硅的制造方法的一種改進，在形成所述橫向集成電阻之后，還進一步形成包圍所述N⁺發射區、鄰近N⁺發射區的P型硅以及門極電極的阻斷電壓保護槽。