[发明专利]高压快速晶闸管

权利要求书

1.高压快速晶闸管，由管壳下封接件(1)、定位环(2)、半导体芯片(3)、垫片(4)、门极组件(5)、上封接件(6)封装而成，半导体芯片由硅片、钼片烧结而成，硅片包括PNPN三端结构，分为阳极区P1、长基区N1、短基区P2和阴极区N2，半导体芯片三个端子分别为阳极A、阴极K和门极G，其特征在于：在所述的阳极区P1表面增设阳极区P+，使硅片为P⁺PNPN三端结构；所述的阴极区N2为均匀分布有旋转环绕门极G的区域，门极G为与阴极区N2对应的渐开线指条。

2.根据权利要求1所述的高压快速晶闸管，其特征在于：所述的阳极区P1与短基区P2的结深相同。

3.根据权利要求1所述的高压快速晶闸管，其特征在于：所述的阳极区P1结深小于短基区P2结深。

4.根据权利要求1、2或3所述的高压快速晶闸管，其特征在于：所述的旋转环绕门极G为圆弧形渐开线区域，渐开线指条为对应的圆弧形渐开线指条。

5.根据权利要求1、2或3所述的高压快速晶闸管，其特征在于：所述的旋转环绕门极G为分段渐开线区域，渐开线指条为对应的分段渐开线指条。

6.根据权利要求1、2或3所述的高压快速晶闸管，其特征在于：所述的旋转环绕门极G的渐开线指条为4∽6条。

7.根据权利要求1、2或3所述的高压快速晶闸管，其特征在于：所述的半导体芯片台面正斜角磨负度大小为：20o≤θ1≤60o，负斜角磨角角度θ2大小为：1.5o≤θ2≤5o。

8.根据权利要求1或2所述的高压快速晶闸管，其特征在于：所述的硅片厚度为500-950μm，其中阳极区P+表面杂质浓度2∽9×10²⁰/cm³，阳极区P1、短基区P2表面杂质浓度为2∽8×10¹⁷/cm³，阴极区N2表面杂质浓度为3∽9×10²⁰/cm³，阳极区P+结深为10∽30μm，阳极区P1、短基区P2结深为80∽140μm，阴极区N2的结深为15∽30μm。

9.根据权利要求1、2或3所述的高压快速晶闸管，其特征在于：所述的硅片厚度为500-950μm，其中阳极区P+表面杂质浓度2∽9×10²⁰/cm³，阳极区P1、短基区P2表面杂质浓度为2∽8×10¹⁷/cm³，阴极区N2表面杂质浓度为3∽9×10²⁰/cm³，阳极区P+结深为15∽30μm，阳极区P1结深为50∽90μm，短基区P2结深为80∽140μm，阴极区N2的结深为15∽30μm，阳极区P1比短基区P2浅30∽50μm。

10.一种制造权利要求1、2或3所述的高压快速晶闸管的工艺方法，包括以下步骤：

①选用厚度为500-950μm、电阻率为180∽320Ω·cm、晶向<111>或<100>、N型NTD单晶硅片，硅片双面采用磷吸收工艺处理；

②硅片双面通过Al、Ga双杂质分布扩散形成阳极区P1、短基区P2，阳极区P1与短基区P2的结深为80∽140μm，阳极区P1、短基区P2表面杂质浓度为2∽8×10¹⁷/cm³；

或者硅片双面通过Al、Ga双杂质分布扩散形成阳极区P1、短基区P2，将阳极区P1进行减薄处理，短基区P2的结深为80∽140μm，阳极区P1的结深为50∽90μm；

③对未减薄处理的阳极区P1进行硼扩散后形成阳极区P+，阳极区P+结深为10∽30μm，阳极区P+表面杂质浓度2∽9×10²⁰/cm³；

或者对减薄处理的阳极区P1进行硼扩散后形成阳极区P+，阳极区P+结深为15∽30μm，阳极区P+表面杂质浓度2∽9×10²⁰/cm³；

④对短基区P2上进行选择性磷扩散形成阴极区N2，阴极区N2表面浓度为3∽9.5x10²⁰，阴极区N2结深为15∽30μm；

⑤对硅片和钼片进行高温焊接，对短基区P2、阴极区N2表面进行金属蒸镀后再选择性刻蚀，形成门极G、阴极K，钼片作为芯片的阳极A；

⑥对芯片采用电子辐照的方法控制少子寿命为10∽30μs，调节关断时间为40∽120μs；

⑦对半导体芯片台面进行机械磨角造型，正斜角磨负度大小为：20o≤θ1≤60o，负斜角磨角角度θ2大小为：1.5o≤θ2≤5o；

⑧最后将半导体芯片与管壳下封接件1、定位环2、垫片4、门极组件5、上封接件6封装。