[发明专利]一种门极可关断晶闸管及其制造方法

说明书

本发明公开一种门极可关断晶闸管，包括自下而上依次形成的第一基区、第二基区、第三基区和第四基区，以及还包括形成在第一基区下表面的阳极金属、形成在第四基区上表面的阴极金属、以及形成在第四基区上表面的两个门极金属，两个门极金属分别位于阴极金属的两侧，门极可关断晶闸管还包括重掺杂的第一导电类型的埋层和重掺杂的第一导电类型的注入区，两个阴极金属下方分别形成有注入区，注入区的下方形成有埋层，埋层自第三基区的上表面向第三基区内延伸，注入区自第四基区的上表面贯穿第四基区。以及还公开了一种门极可关断晶闸管的制造方法。具有导通压降小、关断时间特别短。

技术领域

本发明涉及半导体分立器件技术领域，尤其涉及一种门极可关断晶闸管及其制造方法。

背景技术

普通晶闸管应用于直流电路时，只能用正的门极信号使其触发导通，不能用负的门极信号使其关断。要想关断晶闸管，必须设置专门的换相电路，这导致整理电路复杂，体积和重量增大，能耗也增大，并且会产生较强的电噪声。为此，开发了一种具有快速自我关断能力的晶闸管，这种器件可借助施加的正或负门极信号，既能实现开通又能实现关断，称之为门极可关断晶闸管。

可关断晶闸管的基本结构与普通晶闸管结构相似，它也是PNPN四层三结三端子器件，它具有普通晶闸管的全部特性，高电压、大电流、触发功率小等特点。可关断晶闸管与普通晶闸管的不同之处是，可关断晶闸管采用分立的门极-阴极结构，其阴极呈条状且无短路点，同时门极环绕阴极。

目前常规的可关断晶闸管由于受器件结构和制造工艺的技术限制，其关断速度过慢，关断的效率已不能满足市场的需求。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种的关断的反应速度较快的门极可关断晶闸管及其制造方法。

本发明采用的技术手段如下：

一种门极可关断晶闸管，包括自下而上依次形成的第一导电类型的第一基区、第二导电类型的第二基区、第一导电类型的第三基区和第二导电类型的第四基区，以及还包括形成在所述第一基区下表面的阳极金属、形成在所述第四基区上表面的阴极金属、以及形成在所述第四基区上表面的两个门极金属，两个所述门极金属分别位于所述阴极金属的两侧，其特征在于，所述门极可关断晶闸管还包括重掺杂的第一导电类型的埋层和重掺杂的第一导电类型的注入区，两个所述阴极金属下方分别形成有所述注入区，所述注入区的下方形成有所述埋层，所述埋层自所述第三基区的上表面向所述第三基区内延伸，所述注入区自所述第四基区的上表面贯穿所述第四基区。

本发明在门极引出端增加了重掺杂离子的注入区和埋层，因而具有很低的门极接触电阻和体电阻，同时又不影响其它性能。其门极电阻比传统门极可关断晶闸管的门极接触电阻减少了65％～80％，无论是在门极上施加正极信号还是负极信号时，脉冲信号均可以无损的进入第三基区内，可以在很短时间内使晶闸管导通，也可以在很短时间内将晶闸管关断，反应速度比传统门极可关断晶闸管快30％以上，提高了器件的工作频率，同时大大降低了关断时的功率损耗。

另外本发明还提供一种门极可关断晶闸管的制造方法，至少包括以下步骤：

在第二导电类型的第二基区的下表面生长出第一导电类型的第一基区，在所述第二基区的上表面生长出第一导电类型的第三基区；

自所述第三基区的上表面的相对应的两侧向内分别注入重掺杂的第一导电类型的离子，进行热退火形成两个间隔的埋层；

在所述第三基区的上表面形成第二导电类型的第四基区；

在垂直于所述第四基区的方向上对应于所述埋层的位置自所述第四基区的上表面向内分别注入重掺杂的第一导电类型的离子，进行热扩散推阱形成注入区，所述注入区贯穿所述第四基区埋层与所述埋层形成接触；

在所述注入区的上表面分别形成门极金属，在两个所述门极金属之间的所述第四基区的上表面形成阴极金属，在所述第一基区的下表面形成阳极金属。