[发明专利]耐候型微触发可控硅及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其是涉及一种耐候型微触发可控硅及其制造方法。

背景技术

自1958年美国通用电气公司研制成功第一个工业用可控硅开始，电能的变换和控制从旋转的变流机组、静止的离子变流器进入以电力半导体器件组成的变流器时代。

可控硅的主要成员有单向可控硅、双向可控硅、光控可控硅、逆导可控硅、可关断可控硅和快速可控硅等。其中，单向可控硅是一种可控整流电子元件，其可在外部控制信号作用下由关断变为导通，但一旦导通，外部信号就无法使其关断，只能靠去除负载或降低两端电压使其关断。

微触发单向可控硅的重要特性是触发导通时所需要的门极触发电流很小，通常触发电流I_GT小于100μA，一般用户选用触发电流为30～60μA，工作结温则在-40℃～125℃之间。但是，现有技术中的微触发单向可控硅的触发电流随温度变化会发生剧烈改变：低温时触发电流变大，-40℃时的触发电流是常温25℃的6～8倍，这使得可控硅被触发导通困难；而高温时触发电流变小，80℃时的触发电流是常温25℃时的0.1～0.2倍，这又使得可控硅容易受干扰而发生误导通。因此无法满足高低温变化大的环境要求。

其次，在现有可控硅产品生产过程中，触发电流离散性大，I_GT控制在30～60μA时工艺难度很大、良率较低且成本增加。

此外，现有技术中的微触发单向可控硅开关速度低、通态压降大也限制了产品使用。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是：提供一种耐候型微触发可控硅及其制造方法，能够使耐候型可控硅具备对其所处的外在气候/工作环境温度、或对其自身工作温度变化进行自适应且适时调整匹配的技术特性，使耐候型可控硅具备抗温度干扰/抗电磁干扰的能力，同时，解决可控硅产品生产过程中的触发电流离散性大，I_GT控制在30～60μA时工艺难度很大、良率较低的制造成本问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种耐候型微触发可控硅，为PNP结构，所述PNP结构的一侧P型硅上设有N⁺发射区和门极电极，在所述N⁺发射区上设置有阴极电极，所述PNP结构的另一侧P型硅上设置有阳极电极，所述PNP结构内部设有横向集成电阻，所述横向集成电阻是负温度系数型热敏电阻，并且连接于所述门极电极和阴极电极之间。

作为本发明耐候型微触发可控硅的一种改进，所述横向集成电阻位于所述N⁺发射区下面邻近所述门极电极区侧的P型硅上。

作为本发明耐候型微触发可控硅的一种改进，所述横向集成电阻的阻值变化范围为5千欧姆到15千欧姆之间。

作为本发明耐候型微触发可控硅的一种改进，所述耐候型微触发可控硅还包括包围所述N⁺发射区、邻近N⁺发射区的P型硅以及门极电极的阻断电压保护槽。

为了解决上述技术问题，本发明还提供一种耐候型微触发可控硅的制造方法，其包括以下步骤：在PNP结构的一侧P型硅上形成N⁺发射区和门极电极；在所述N⁺发射区上形成阴极电极；以及，在所述PNP结构的另一侧P型硅上形成阳极电极，并且在所述PNP结构内部形成连接于所述门极电极和阴极电极之间的横向集成电阻，所述横向集成电阻是负温度系数型热敏电阻。

作为本发明耐候型微触发可控硅的制造方法的一种改进，所述在PNP结构形成连接于所述门极电极和阴极电极之间的横向集成电阻的步骤为：采用扩散集成的办法，在PNP结构形成连接于所述门极电极和阴极电极之间的次薄层横向集成电阻。

作为本发明耐候型微触发可控硅的制造方法的一种改进，所述在PNP结构的一侧P型硅上形成N⁺发射区的步骤包括：在N型硅单晶基片上通过硼扩散形成所述PNP结构，并在一侧P型硅上通过选择性磷扩散形成所述N⁺发射区。

作为本发明耐候型微触发可控硅的制造方法的一种改进，在形成所述横向集成电阻之后，还进一步形成包围所述N⁺发射区、邻近N⁺发射区的P型硅以及门极电极的阻断电压保护槽。