[发明专利]高压晶闸管及设计工艺方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种高压晶闸管及设计工艺方法。

背景技术

晶闸管是在晶体管基础上发展起来的一种大功率半导体器件。它的出现使半导体器件由弱电领域扩展到强电领域。晶闸管也像半导体二极管那样具有单向导电性，但它的导通时间是可控的，主要用于整流、逆变、调压及开关等方面。晶闸管的优点包括：体积小、重量轻、效率高、动作迅速、维修简单、操作方便、寿命长、容量大。

在目前高电压应用环境中，因为单只晶闸管耐压不够必须采用晶闸管串联技术，即将多只晶闸管串联起来。多只晶闸管相互串联时，要求各器件承受电压相等，但实际上因器件特性之间的差异，一般都会存在电压分配不均匀、开通关断不同步等问题。因此，如要求串联器件开通、触发特性一致性好，则同时需要增加均压措施，如此会导致装置体积增大，电路复杂，发生损坏的几率增加。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种高压晶闸管及设计工艺方法。

为了实现上述目的之一，本发明的一种高压晶闸管的设计工艺方法，其包括如下步骤：

S1.提供待扩散的浓度为6×10¹⁵cm^-3～9×10¹⁵cm^-3的铝源，将所述铝源加入到SiO₂乳胶中，在80～90h内，通过SiO₂乳胶源扩散的方式，使铝源在N型衬底上进行第一次扩散，第一次扩散过程中，控制结深为150～160μm，表面浓度为80～100mV；

S2.在第一次扩散基础上，提供待扩散的浓度为2.5×10¹⁸cm^-3～3×10¹⁸cm^-3的硼源，将所述硼源加入到SiO₂乳胶中，在8～10h内，通过SiO₂乳胶源扩散的方式，使硼源在第一次扩散形成的P型层上进行第二次扩散，第二次扩散过程中，控制结深为28～32μm，表面浓度为8～10mV。

作为本发明的进一步改进，所述铝源为高纯硝酸铝。

作为本发明的进一步改进，所述高纯硝酸铝的质量为3g，将其加入到100ml的SiO₂乳胶中，形成混合溶液。

作为本发明的进一步改进，所述硼源为高纯三氧化二硼。

作为本发明的进一步改进，所述高纯三氧化二硼的质量为450mg，将其加入到100ml的SiO₂乳胶中，形成混合溶液。

为实现上述另一发明目的，本发明的一种高压晶闸管，其根据所述权利要求1～5任一项所述的设计工艺方法进行制造。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：由本发明的设计工艺方法制造的晶闸管阻断电压高，可靠性高，有效地减小了将若干个晶闸管相串联的装置的体积。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的高压晶闸管的设计工艺方法的一具体实施方式的方法流程示意图；

图2为本发明的高压晶闸管的纵向杂质浓度分布图，其中，J1代表PN结，P段曲线代表第一次扩散杂质浓度分布，P+段曲线代表第二次扩散杂质浓度分布，N1段曲线代表衬底杂质浓度，Ns代表表面浓度；

图3为高压晶闸管的管芯阻断特性测试曲线。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明的一种高压晶闸管的设计工艺方法，其包括如下步骤：