[发明专利]一种制造可关断晶闸管的方法

说明书

本发明涉及大功率电子学领域，尤其是一种制造可关断晶闸管的方法。其方法是把许多用槽彼此隔离的n型发射区集成在衬底上，该衬底依次由叠起的n型基区层和p型基区层叠成。

类似的方法已在，例如US4，243，999中公开。

目前的可关断晶闸管的结构型式是在一个单片衬底上集成大量的（可高达2000个）单个完整的晶闸管，这些单个的晶闸管能够由一个共同的门极端子控制接通和断开。

上述可关断晶闸管的制造是从一个衬底上进行的，该衬底具有n型基区层和p型基区层叠合而成的一个整个面上的PN结结构，该PN结结构能承受所要求的阻塞电压。已知方法是在一个PN结层状结构的衬底的整个面上形成一个n型发射区层。接着，刻蚀出许多隔离槽，也就是说把特定区域的n型发射区层腐蚀掉，以把各单个的晶闸管部分彼此分开。这种隔离工序通常是在以扩散各种掺杂剂为目的的所有的热工序完成后才进行的。

为保证门极（p型基区层）和阴极（n型发射区层）之间的可靠绝缘，腐蚀深度实际上必须超过n型射区层和p型基区层之间的PN结深度的10～20%。在这种情况下，高掺杂p型基区层的很大一部分难免被腐蚀掉了。

此外，隔离/腐蚀以后，门极和阴极之间的衬底表面失去保护，必须用附加的涂层来钝化，因为这部分表面处在失去保护的状态（特别是存在一定浓度的荷电载流子陷阱）时会严重影响器件的电气性能，例如触发性能。

本发明的任务是提供一种制造可关断晶闸管的方法，该方法能在不损伤p型发射区层的前提下实现门极和阴极之间可靠的电绝缘，并且简化了关键表面区域的钝化。

在前述的工艺方法中，实现发明任务的工艺过程如下：

（a）首先在p型基区层紧靠整个表面处形成一个包含施主的预沉积层;

（b）然后刻蚀形成槽，将预沉积层分隔成许多个相隔的预沉积区;

（c）随后将预沉积区中的施主扩散到衬底中去，形成n型发射区。

本发明的核心就在于在最后的n型发射区层的扩散前完成隔离，而此时施主仍旧位于紧靠表面的预沉积层。采用这种工艺，槽的腐蚀深度完全不必依赖于n型发射区层的深度;相反，n型发射区层的扩散深度依预定的槽的深度而定。

该方法有如下优点：

腐蚀深度实际上能自由选择，完全依门极和阴极之间所要求的最小垂直距离而定，在实际中始终可保证门极区和发射极区之间的电绝缘;

在随后进行的对n型发射区层的扩散的同时，在整个衬底表面形成一个覆盖层（对Si衬底覆盖SiO₂层）。这个覆盖层对门极和阴极之间的敏感表面区起钝化作用，此外还能降低这个区域的表面复合，而后者对可关断晶闸管的触发性能有很大影响。随后在保护膜上腐蚀出窗口，以便在门极和阴极处加工接点，结果产生出几何尺寸十分精确的接点表面，改善了整个结构的均匀性。覆盖层在应用时以及形成电极的导体化接触时都将起有利的保护作用。

依本发明的方法，在扩散发射区层时，杂质也会因侧面扩散而进入槽的下面区域。这样，在n型发射区层和p型基区层的PN结和衬底平面之间形成一个所谓的正角，因此提高了门极和阴极之间的击穿电压。

根据本发明的一个优选的实施例，从预沉积区扩散n型掺杂剂的同时，在刻有槽的衬底表面形成覆盖层。

其它实施例在从属权利要求中要求保护。

结合附图以及下面的详述，本发明及其优点就可以看得更清楚了。

图1A-E表示已公知的制造可关断晶闸管技术的各个步骤;

图2A-E表示本发明实施例制造可关断晶闸管的步骤。

已有技术，例如US4，243，999中制造可关断晶闸管的步骤如下（图1A-E）：

该方法是以n型掺杂衬底1为出发点（图1A）。在衬底1的两面形成p型扩散层，按该方法得到次序如下的多层结构：p型掺杂的p型发射区层3，由衬底1原始掺杂构成的n型基区层1a，以及p型掺杂的p型基区层2（图1B）。

接着在衬底1的p型基区层2一边扩散施主，形成一个整面的n型发射区层4（图1C）。

按该方法最终形成整面的PNPN多层结构，通过腐蚀形成槽8a，b将n型发射区层隔离成许多个n型发射区4a、b、c（图1D）。为保险起见，槽8a，b的深度选得明显大于n型发射区层深度，即n型发射区层4和p型基区层2形成的PN结深度。

最后，为形成器件的接点，在p型发射区层下面做出阳极7，在n型发射区层4a、b、c上各自做出阴极6a、b、c，在槽底做出门极5，如图1E所示。所有的电极触点都做成金属化接触。