CN111627996B - 一种采用电压驱动的可控硅 - Google Patents

一种采用电压驱动的可控硅 Download PDF

Info

Publication number
CN111627996B
CN111627996B CN202010512334.2A CN202010512334A CN111627996B CN 111627996 B CN111627996 B CN 111627996B CN 202010512334 A CN202010512334 A CN 202010512334A CN 111627996 B CN111627996 B CN 111627996B
Authority
CN
China
Prior art keywords
well
insulating layer
electrode
silicon wafer
electrically connected
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010512334.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111627996A (zh
Inventor
唐红祥
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wuxi Guanglei Electronic Technology Co ltd
Original Assignee
Wuxi Guanglei Electronic Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wuxi Guanglei Electronic Technology Co ltd filed Critical Wuxi Guanglei Electronic Technology Co ltd
Priority to CN202010512334.2A priority Critical patent/CN111627996B/zh
Publication of CN111627996A publication Critical patent/CN111627996A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111627996B publication Critical patent/CN111627996B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/70—Bipolar devices
    • H01L29/74—Thyristor-type devices, e.g. having four-zone regenerative action
    • H01L29/7404—Thyristor-type devices, e.g. having four-zone regenerative action structurally associated with at least one other device
    • H01L29/742—Thyristor-type devices, e.g. having four-zone regenerative action structurally associated with at least one other device the device being a field effect transistor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/0684—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by the shape, relative sizes or dispositions of the semiconductor regions or junctions between the regions
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/70—Bipolar devices
    • H01L29/74—Thyristor-type devices, e.g. having four-zone regenerative action
    • H01L29/7404—Thyristor-type devices, e.g. having four-zone regenerative action structurally associated with at least one other device

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Thyristors (AREA)

Abstract

本发明涉及功率半导体器件领域,公开了一种采用电压驱动的可控硅，包括N型硅片，N型硅片底部设有P型扩散层，P型扩散层底部电连接阳极电极，N型硅片顶部设有第一P阱，第一P阱内设有第一N扩散区，N型硅片顶部设有第二P阱，第二P阱内设有第二N扩散区，N型硅片顶部连接绝缘层，绝缘层上设有输出电极，输出电极穿过绝缘层分别与第一P阱和第一N扩散区电连接，绝缘层内还设有控制电极，绝缘层在第二P阱的对应处分别设有阴极电极和门极电极，阴极电极穿过绝缘层与第二N扩散区电连接，门极电极穿过绝缘层与第二P阱电连接，本发明将可控硅的导通控制从电流驱动变为电压驱动，降低了对驱动IC的要求，减少了可控硅的应用成本。

Description

一种采用电压驱动的可控硅
技术领域
本发明涉及功率半导体器件领域，具体涉及一种采用电压驱动的可控硅。
背景技术
目前可控硅即晶闸管的导通靠电流驱动，即IC向可控硅的门极输入大电流触发信号，这种驱动方式对IC的要求较高，因此在可控硅的应用领域中，高要求的驱动IC增加了可控硅的应用成本。
发明内容
鉴于背景技术的不足，本发明是提供了一种采用电压驱动的可控硅，所要解决的技术问题是现有可控硅的驱动通过电流方式实现，对驱动IC的要求较高，增加了可控硅的应用成本。
为解决以上技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种采用电压驱动的可控硅，包括N型硅片，N型硅片底部设有P型扩散层，P型扩散层底部电连接阳极电极，N型硅片顶部设有至少一个第一P阱，第一P阱内设有至少一个第一N扩散区，N型硅片顶部还设有第二P阱，第二P阱内设有至少一个第二N扩散区；
N型硅片顶部连接绝缘层，绝缘层上设有输出电极，输出电极穿过绝缘层分别与第一P阱和第一N扩散区电连接；
绝缘层内还设有控制电极，控制电极用来接收驱动阳极电极和输出电极导通的控制信号A；
绝缘层在第二P阱的对应处分别设有阴极电极和门极电极，阴极电极和门极电极被绝缘层隔开，阴极电极穿过绝缘层与第二N扩散区电连接，门极电极穿过绝缘层与第二P阱电连接，用来接收驱动阳极电极和阴极电极导通的控制信号B。
进一步，第一P阱内平行设有两第一N扩散区。
本发明与现有技术相比所具有的有益效果是：在驱动可控硅导通时，向控制电极输入驱动电压，此时阳极电极和输出电极导通，与阳极电极连接的激励通过输出电极流入门极电极，然后阳极电极和阴极电极导通，激励便可通过阳极电极和阴极电极流出，进而实现了可控硅的导通控制，综上，本发明将可控硅的导通控制从电流驱动变为电压驱动，降低了对驱动IC的要求，减少了可控硅的应用成本。
附图说明
本发明有如下附图：
图1为实施例1的可控硅的结构示意图；
图2为实施例2的可控硅的结构示意图；
图3为本发明采用IGBT驱动SCR的电路原理图；
图4为本发明采用MOSFET驱动SCR的电路原理图。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1所示，一种采用电压驱动的可控硅，包括N型硅片1，N型硅片1底部设有P型扩散层6，P型扩散层6底部电连接阳极电极12。
N型硅片1顶部设有一个第一P阱2，第一P阱2内设有至少一个第一N扩散区3，本实施例中，第一P阱2内设有两个第一N扩散区3，N型硅片1顶部还设有第二P阱4，第二P阱4内设有一个第二N扩散区5；
N型硅片1顶部连接绝缘层7，绝缘层7上设有输出电极8，输出电极8穿过绝缘层7分别与第一P阱2和第一N扩散区3电连接；
绝缘层7内还设有控制电极9，控制电极9用来接收驱动阳极电极12和输出电极8导通的控制信号A；
绝缘层7在第二P阱4的对应处分别设有阴极电极11和门极电极10，阴极电极11和门极电极10被绝缘层7隔开，阴极电极11穿过绝缘层7与第二N扩散区5电连接，门极电极10穿过绝缘层7与第二P阱4电连接，用来接收驱动阳极电极12和阴极电极11导通的控制信号B。
进一步，第一P阱2内平行设有两第一N扩散区3。
实施例2
如图2所示，一种采用电压驱动的可控硅，包括N型硅片1，N型硅片1底部设有P型扩散层6，P型扩散层6底部电连接阳极电极12。
N型硅片1顶部设有一个第一P阱2，第一P阱2内设有至少一个第一N扩散区3，本实施例中，第一P阱2内设有两个第一N扩散区3，N型硅片1顶部还设有第二P阱4，第二P阱4内设有一个第二N扩散区5；
N型硅片1顶部连接绝缘层7，绝缘层7上设有输出电极8，输出电极8穿过绝缘层7分别与第一P阱2和第一N扩散区3电连接；
绝缘层7内还设有控制电极9，控制电极9用来接收驱动阳极电极12和输出电极8导通的控制信号A；
绝缘层7在第二P阱4的对应处分别设有阴极电极11和门极电极10，阴极电极11和门极电极10被绝缘层7隔开，阴极电极11穿过绝缘层7与第二N扩散区5电连接，门极电极10穿过绝缘层7与第二P阱4电连接，用来接收驱动阳极电极12和阴极电极11导通的控制信号B。
进一步，第一P阱2内平行设有两第一N扩散区3。
结合实施例一和实施例二，本发明相当于在一块N型硅片1上集成了可控硅和可控硅的驱动单元，其中驱动单元采用IGBT结构或者MOSFET结构。如图3所示，当采用IGBT结构时，驱动单元的集电极和可控硅的阳极电连接，驱动单元的发射极与可控硅的门极电连接，驱动单元的门极用来接收电压驱动信号。当采用MOSFET结构时，驱动单元的漏极和可控硅的阳极电连接，驱动单元的源极与可控硅的门极电连接，驱动单元的栅级用来接收驱动电压。
本发明的工作原理如下：在驱动可控硅导通时，向控制电极9输入驱动电压，此时阳极电极12和输出电极8导通，与阳极电极12连接的激励通过输出电极8流入门极电极10，然后阳极电极12和阴极电极11导通，激励便可通过阳极电极12和阴极电极11流出，进而实现了可控硅的导通控制，综上，本发明将可控硅的导通控制从电流驱动变为电压驱动，降低了对驱动IC的要求，减少了可控硅的应用成本。
上述依据本发明为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (2)

1.一种采用电压驱动的可控硅，其特征在于：包括N型硅片，所述N型硅片底部设有P型扩散层，所述P型扩散层底部电连接阳极电极，所述N型硅片顶部设有至少一个第一P阱，所述第一P阱内设有至少一个第一N扩散区，所述N型硅片顶部还设有第二P阱，所述第二P阱内设有至少一个第二N扩散区；
所述N型硅片顶部连接绝缘层，所述绝缘层上设有输出电极，所述输出电极穿过所述绝缘层分别与所述第一P阱和第一N扩散区电连接，所述绝缘层内还设有控制电极，所述控制电极用来接收驱动所述阳极电极和输出电极导通的控制信号A，所述绝缘层在所述第二P阱的对应处分别设有阴极电极和门极电极，所述阴极电极和门极电极被所述绝缘层隔开，所述阴极电极穿过所述绝缘层与所述第二N扩散区电连接，所述门极电极穿过所述绝缘层与所述第二P阱电连接，用来接收驱动所述阳极电极和阴极电极导通的控制信号B。
2.根据权利要求1所述的采用电压驱动的可控硅，其特征在于：所述第一P阱内平行设有两所述第一N扩散区。
CN202010512334.2A 2020-06-08 2020-06-08 一种采用电压驱动的可控硅 Active CN111627996B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010512334.2A CN111627996B (zh) 2020-06-08 2020-06-08 一种采用电压驱动的可控硅

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010512334.2A CN111627996B (zh) 2020-06-08 2020-06-08 一种采用电压驱动的可控硅

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111627996A CN111627996A (zh) 2020-09-04
CN111627996B true CN111627996B (zh) 2023-05-23

Family

ID=72272392

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010512334.2A Active CN111627996B (zh) 2020-06-08 2020-06-08 一种采用电压驱动的可控硅

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111627996B (zh)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5138415A (en) * 1988-11-07 1992-08-11 Kabushiki Kaisha Toshiba Photo-semiconductor device with a zero-cross function
JP2001358329A (ja) * 2000-06-12 2001-12-26 Ngk Insulators Ltd 主電極短絡型半導体装置
CN106158959A (zh) * 2015-04-15 2016-11-23 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 一种半导体器件和电子装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5138415A (en) * 1988-11-07 1992-08-11 Kabushiki Kaisha Toshiba Photo-semiconductor device with a zero-cross function
JP2001358329A (ja) * 2000-06-12 2001-12-26 Ngk Insulators Ltd 主電極短絡型半導体装置
CN106158959A (zh) * 2015-04-15 2016-11-23 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 一种半导体器件和电子装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN111627996A (zh) 2020-09-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102779840B (zh) 一种具有终端深能级杂质层的igbt
EP2384518B1 (en) Self-bootstrapping field effect diode structures and methods
US20100013011A1 (en) Vertical mosfet with through-body via for gate
US11081574B2 (en) IGBT power device
CN109103186B (zh) 一种集成异质结续流二极管碳化硅槽栅mosfet
CN105023943B (zh) 一种纵向rc‑igbt器件
CN107331707A (zh) 具有抗单粒子效应的vdmos器件
CN105185826A (zh) 一种横向rc-igbt器件
CN109119419A (zh) 一种集成肖特基续流二极管碳化硅槽栅mosfet
CN109103240A (zh) 一种低导通功耗绝缘体上硅横向绝缘栅双极型晶体管
US10020302B2 (en) Half-bridge circuit, H-bridge circuit and electronic system
CN111627996B (zh) 一种采用电压驱动的可控硅
CN217037151U (zh) 半导体功率器件
CN212810309U (zh) 一种平面型分裂栅的igbt半导体功率器件
CN100586018C (zh) 一种采用ligbt输出级的集成电路
CN111627994B (zh) 一种采用电压驱动的bjt
CN210245508U (zh) 一种基于GaN技术的驱动电源
CN109888006B (zh) 一种低功耗绝缘体上硅横向绝缘栅双极型晶体管
CN202231691U (zh) Ligbt输出级集成电路
CN111628002B (zh) 一种mos管
CN103325821A (zh) 一种绝缘栅双极型双向可选功率管
TWI533451B (zh) 半導體裝置及使用其之電力轉換裝置
CN212750900U (zh) 一种平面型的igbt半导体功率器件
CN111293168A (zh) Igbt器件及其制造方法
CN109192773B (zh) 一种基于结终端的rc-igbt器件

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant