[发明专利]一种可控硅器件及其制备方法

说明书

本申请属于半导体器件技术领域，提供了一种可控硅器件及其制备方法，其中，衬底层的第一侧设有正面阳极发射区、阴极发射区、绝缘介质层，衬底层的第二侧设有背面阳极发射区，通过在衬底层掺杂铂元素的方式对其少数载流子的寿命进行调节，从而在不改变衬底层的掺杂浓度情况下降低可控硅器件的关断时间，解决了现有的可控硅器件关断时间较长，应用在中高频的开关电路中时存在的关断异常的问题。

技术领域

本申请涉及半导体器件技术领域，尤其涉及一种可控硅器件及其制备方法。

背景技术

可控硅(Silicon Controlled Rectifier，SCR)是一种大功率电器元件，也称晶闸管，具有体积小、效率高、寿命长等优点，主要应用在低频的开关切换场景中，例如，应用于50或60Hz的电源切换。一般可控硅器件的关断时间(Tq)为30～80us范围，而市电的工作频率是50或60Hz，相应的响应时间为20～16ms，因此，一般可控硅器件的在市电工作频率下通常可以进行正常关断。

然而，现有的可控硅器件关断时间较长，应用在中高频的开关电路中时存在关断异常的问题。

发明内容

本申请的目的在于提供一种可控硅器件及其制备方法，旨在解决现有的可控硅器件关断时间较长，应用在中高频的开关电路中时存在的关断异常的问题。

本申请实施例提供了一种可控硅器件，包括：

具有第一导电类型的衬底层；

设于所述衬底层的第一侧，具有第二导电类型，且掺杂有铂元素的正面阳极发射区；

设于所述衬底层的第二侧，且具有第二导电类型的背面阳极发射区，所述衬底层的第二侧与所述衬底层的第一侧相对；

设于所述衬底层中，将所述衬底层分割为有效衬底层和无效衬底层的衬底隔离区，所述衬底隔离区与所述背面阳极发射区接触，并与所述正面阳极发射区之间通过所述有效衬底层进行隔离；

设于所述正面阳极发射区上，且掺杂有铂元素的阴极发射区；

设于所述衬底层第一侧的绝缘介质层；

设于所述阴极发射区上的阴极金属层；

设于所述正面阳极发射区上的闸极金属层；以及

设于所述背面阳极发射区的阳极金属层。

可选的，所述第一导电类型为N型，所述第二导电类型为P型。

可选的，所述闸极金属层为金属铝。

可选的，所述阳极金属层为金属银。

可选的，所述衬底层呈“凹”型，所述正面阳极发射区位于所述衬底层第一侧的凹槽内，所述背面阳极发射区位于所述衬底层第二侧表面区域。

本申请实施例还提供了一种可控硅器件的制备方法，所述制备方法包括：

步骤a：在具有第一导电类型的衬底层的第一侧和与第一侧相对的第二侧采用第一掩模层定义出衬底隔离区；

步骤b：在所述第一掩模层的掩蔽下采用离子注入的方式将第二导电类型杂质离子注入到衬底层中，以在所述衬底层中形成所述衬底隔离区，以将所述衬底层分割为有效衬底层和无效衬底层；

步骤c：采用第二掩模层定义出正面阳极发射区的位置，并在所述第二掩模层的掩蔽下采用离子注入的方式将第二导电类型杂质离子注入到衬底层中，以在所述衬底层的第一侧形成正面阳极发射区，在所述衬底层的第二侧形成背面阳极发射区；

步骤d：采用第三掩模层在所述正面阳极发射区上定义出阴极发射区的位置，并在所述第三掩模层的掩蔽下向所述正面阳极发射区注入第一导电类型杂质离子以形成阴极发射区；