[发明专利]一种逆导型MOS栅控晶闸管的制造方法

说明书

本发明属于功率半导体技术领域，具体的说是涉及一种逆导型MOS栅控晶闸管的制造方法。本发明中的一种逆导型MOS栅控晶闸管的制造方法，在进行结终端场限环注入的同时，在元胞区注入形成P+区，等效增加了器件反向导通时PN结的P区浓度，减小了器件反向的反向导通压降。本发明的一种逆导型MOS栅控晶闸管的制造方法，能够与现有MOS栅控晶闸管工艺相兼容。本发明的有益效果为：在牺牲器件部分正向导通能力的基础上，大幅提升了器件的反向导通能力。

技术领域

本发明属于功率半导体技术领域，具体的说是涉及一种逆导型MOS栅控晶闸管的制造方法。

背景技术

随着人类社会的不断发展，能源的消耗量也不断增加，增加产出的同时，对于电能的利用率有着越来越高的要求。这些要求的实现，有赖于电力电子器件的发展。MOS栅控晶闸管作为一种新型功率器件，也得到了大家的关注。

MOS栅控晶闸管(MOS Controlled Thyristor，简称MCT)是一种兼具功率MOS和晶闸管优点的半导体器件，它具有电压控制驱动、无电流饱和特性和功率密度高的优点，非常适合应用在高功率领域。典型的MCT器件不具备逆向导通能力，而实际电路中如想正常工作，往往需要并连一个反向二极管，以便实现反向续流能力。以脉冲放电电路为例，若不具备反向导通能力，则不能实现连续脉冲过程，其反向将产生电压停滞，能量难以得到顺畅释放，则易发生器件损坏。

为解决此问题，人们提出了RC-MCT(Reverse Conducting MCT)。相比于传统的MCT而言，RC-MCT可以使用在脉冲功率电路中，不需要并联续流二极管，器件内部存在反向电流泄放通道，这样的优点是在不增加晶胞宽度的基础上，实现反向逆导功能，减小脉冲电路复杂度，便于电路集成，降低成本。传统RC-MCT在反向导通过程中，由于p-well区的浓度不够高，导致反向的导通压降较高，不利于RC-MCT的应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种逆导型MOS栅控晶闸管的制造方法，解决传统RC-MCT反向导通电压较高的问题。

本发明的技术方案：一种逆导型MOS栅控晶闸管的制造方法，包括以下步骤：

第一步：选取N型硅片作为衬底硅片，即结构中的N-漂移区8，首先在N-漂移区8背面一端通过离子注入N型杂质并推结形成N型FS层9；如图5所示；

第二步：在N-漂移区8上表面一端通过光刻离子注入P型杂质并推结形成P+区4和终端P型场限环；元胞如图6所示；

第三步：在N-漂移区8上表面一端通过热氧化形成栅氧化层3，并在栅氧化层3上淀积一层多晶硅/金属，再刻蚀形成栅电极1；如图7所示；

第四步：利用离子注入和高温推结工艺，在N-漂移区8上层注入P型杂质并推结形成P阱区7，P阱区7一端的上表面与栅氧化层3底部接触；如图8所示；

第五步：利用离子注入和高温推结工艺，在P阱区7上层注入N型杂质形成N阱区6，N阱区6一端的上表面与栅氧化层3底部接触；如图9所示；

第六步：利用离子注入和高温推结工艺，在N阱区6上层注入P型杂质形成P型深阱区5，P型深阱区5一端的上表面与栅氧化层3底部接触；如图10所示；

第七步：在器件上表面淀积BPSG绝缘介质层，刻蚀欧姆接触孔；

第八步：在N-漂移区8上表面另一端淀积金属，形成阴极金属2；阴极金属2的底部与P+区4、N阱区6、P型深阱区5另一端的上表面接触；如图11所示；

第九步：在器件表面淀积钝化层；

第十步：向背面N型FS层9下层通过光刻离子注入P型杂质并进行离子激活，形成P型阳极区10；

第十一步：向背面N型FS层9下层一端通过光刻离子注入N型杂质并进行离子激活，形成N型阳极区11；如图12所示；