[发明专利]门极灵敏触发单向可控硅芯片及其生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体芯片，尤其涉及一种门极灵敏触发单向可控硅芯片及其生产方法。

背景技术

门极灵敏触发单向可控硅重要的一个特性是使用时需要的门极触发信号很小，一般它的触发电流I_GT的指标为≤200uA，市场上销售的产品I_GT一般在5-40uA。(1)在制造工艺中存在一个“触发电流I_GT一致性差，受控性差”的难题：在制造过程中每一批产品的I_GT离散性很大，批与批之间的重复性也很差；当客户要求I_GT＝20-40uA或I_GT＝30-50uA或I_GT＝40-60uA的产品时，生产厂家不能满足要求；而客户最喜欢的是I_GT＝20-40uA或I_GT＝30-50uA或I_GT＝40-60uA的产品。(2)有很多用途需要I_GT＝40-60uA和I_GT＝60-80uA的产品，目前的情况是不能满足要求的。(3)存在一个使用环境的限制问题：I_GT随温度的升高而减小，随温度的降低而增大，这就在使用时有了一个温度的限制，生产厂家一般给出的结温Tj在-40℃～110℃，客户控制的使用温度(壳温)范围一般在-20℃～65℃；这个使用温度范围还不够宽，限制了使用。(4)目前国内、国外制做灵敏触发单向可控硅芯片时，门极(G)和阴极(K)之间都没有电阻，需要使用者在使用时外加电阻。

发明内容

本发明的目的是提供一种门极灵敏触发单向可控硅芯片，提高了产品的温度特性，改善了触发电流I_GT的批一致性。

本发明的另一目的是提供生产门极灵敏触发单向可控硅芯片的方法，该方法工艺简单，加工方便，并改善了产品的性能。

本发明采用的技术方案是：

门极灵敏触发单向可控硅芯片，包括门极电极G、阴极电极K、阳极电极A、N⁺发射区、N型长基区、P型短基区和P型阳极区，所述芯片周围蚀刻有外沟槽，在芯片内部设有一段内沟槽，所述内沟槽与外沟槽之间构成一个长条形的电阻臂，所述电阻臂利用N⁺发射区下的P型短基区形成一个阻值为2～40KΩ的扩散电阻R_GK，所述扩散电阻R_GK的一端通过芯片的内引线与门极电极G连接，另一端通过芯片的内引线与阴极电极K连接。

该内沟槽从N⁺发射区的上表面开起，穿过P型短基区、开至N型长基区层内。

所述内沟槽深度为65～85um。

一种生产门极灵敏触发单向可控硅芯片的方法，该方法包括以下步骤：硅片抛光、氧化、双面光刻对通隔离扩散窗口、对通隔离扩散、P型短基区扩散、光刻N⁺发射区窗口、N⁺发射区扩散、光刻沟槽窗口、腐刻沟槽、玻璃钝化、光刻引线孔、正面蒸铝膜、反刻铝电极、合金、背面喷砂、背面蒸镀电极、芯片测试和锯片，在腐刻沟槽步骤中还在芯片内部蚀刻了一个长形沟槽形式的内沟槽，使所述内沟槽与外沟槽之间构成一个长条形的电阻臂。

该内沟槽从N⁺发射区的上表面开起，穿过P型短基区、开至N型长基区层内。

所述内沟槽深度为65～85um。

本发明在N⁺发射区下的P型短基区内制做了一个较大阻值(2KΩ～40KΩ)的“扩散电阻R_GK”，这个电阻的一端通过芯片的内引线连接在门极电极G上、另一端通过芯片的内引线连接在阴极电极K上；为了实现这个较大阻值(2KΩ～40KΩ)的扩散电阻，在芯片内部的一侧用“挖内沟槽法”制做了一个“电阻臂”；通过调整这个“电阻臂”的宽度和长度可以调整“扩散电阻R_GK”的阻值，达到调整触发电流I_GT的目的；

本发明的原理是：利用短基区扩散层的次表面层形成G-K间较大的横向扩散电阻R_GK，当可控硅的门极和阴极间加电流I_G时，在R_GK上产生一个电压降V_R，只有当V_R≥P-N结的门坎电压V_Υ时，可控硅才会触发；R_GK处在N⁺发射区下的P型短基区内，极大的提高了可控硅的开通速度。