[发明专利]一种具有强穿通的非对称快速晶闸管

说明书

本发明提供了一种具强穿通的非对称快速晶闸管,从上往下依次设置有阴极AL层、阴极P区，N‑基区，阳极N缓冲层，阳极高浓度P+区和阳极AL层，在阴极AL层与阴极P区之间设有阴极高浓度N+区和P+区，本发明结构的N‑基区厚度比普通对称型快速晶闸管薄约20％～50％，片厚减薄的程度视应用要求的反向阻断电压值而定。因此，本发明大大降低器件的通态压降，提高di/dt能力，降低存储电荷，提高快速关断能力，在开通和关断特性之间实现良好折中。主要应用于大功率的中、高频感应加热电源领域。

技术领域

本发明属于电力半导体器件制造技术领域，具体涉及一种具有强穿通的非对称快速晶闸管。

背景技术

目前，感应加热已经成为国防、船舶、飞机及汽车制造等领域不可缺少的技术，在感应加热领域，晶闸管以容量大、耐高压、效率高等优点，仍广泛应用于工频及中频领域，尤其是在同容量的情况下，晶闸管与自关断器件，如功率MOSFET、IGBT等相比，在成本上有其无法比拟的优势；基于快速晶闸管的中频电源主要应用于熔炼、透热、焊接及淬火方面。因此，基于快速晶闸管的中频电源发展对取代用焦煤加热的高污染加热方式有非常现实的重要意义。

通常的快速晶闸管是一种PNPN四层三端对称结构的半导体器件，通过后端少子寿命控制工艺进行存储电荷控制，这无法在通态压降和关断速度上进行良好折中，通常的非对称晶闸管反向阻断电压仅有30～60V，不能够满足中频感应加热电源逆变电路的要求(≧200V)。现有结构具有浅P型阳极的非对称快速晶闸管，通过阳极P+区的注入效率和终端电场分布来控制反向阻断电压,工艺控制难度较大，反向阻断电压不稳定，成品率较低。

发明内容

本发明目的是针对现有产品工艺控制难度较大，反向阻断电压不稳定，成品率较低的问题，提供及一种具有强穿通的非对称快速晶闸管。

本发明所采用的技术方案是，一种具有强穿通的非对称快速晶闸管，从上往下依次设置有阴极AL层、阴极P区，N-基区，阳极N缓冲层，阳极高浓度P+区和阳极AL层，在阴极AL层与阴极P区之间设有阴极高浓度N+区和P+区。

所述正向阻断电场在阳极N缓冲层中截止，所述反向阻断电场穿通过阳极N缓冲层在N-基区中截止，所述正向阻断电压与反向阻断电压是非对称的。

所述阴极N+区深度为10～20μm，掺杂浓度为1×10¹⁹～1×10²⁰cm^-3。

所述阴极P+区深度为10～20μm，掺杂浓度为1×10¹⁸～1×10¹⁹cm^-3。

所述阴极P区深度为45～140μm，掺杂浓度为1×10¹⁴～1×10¹⁷cm^-3。

所述N-基区厚度为200～500μm，掺杂浓度为5×10¹²～1×10¹⁴cm^-3。

所述阳极N缓冲层掺杂浓度为1×10¹⁴～1×10¹⁶，结深为10～30μm；。

所述阳极P+区深度为10～20μm，掺杂浓度为1×10¹⁸～1×10¹⁹cm^-3。

当反向阻断电压为100～500V时，对应的阳极N缓冲层浓度为1×10¹⁵～1×10¹⁶，深度为10～20μm；反向阻断电压为500～2000V时，对应的阳极N缓冲层浓度为1×10¹⁴～1×10¹⁵，深度为20～30μm。。

本发明结构与现有普通对称型快速晶闸管相比，具有如下有益效果：