[发明专利]栅控截止硅可控整流器的制造方法

说明书

本发明涉及半导体电子设备的领域，是以阳极侧有阻断层且电子可透过阳极侧发射的栅控地截止硅可控整流器的制造方法为基础的。

欧洲专利0621640A1介绍过这种方法及其制造出来的栅控截止硅可控整流器(GTO)。电子可透过的阳极侧发射极是指构制得使整个电流相当大的一部分可作为电子流离开元件的阳极金属化层的阳极侧发射极层。这个电子流以总电流的百分比表示，叫做发射极渗透度。阳极侧发射极，当其渗透度为50％或以上时在技术上非常重要。一般类型的渗透性发射极是通过例如选取1.2微米厚的薄膜和纵深扩散10¹⁸厘米^-3浓度的杂质制取的。另外的一些渗度性阳极侧发射极在欧洲专利文献EP0651445A2和EP0700095A2中有介绍。

由于具阻断层和渗透性阳极侧发射极的GTO性能良好，因而总希望阳极侧发射极的渗透性越来越高，即更薄、掺杂浓度不太大。然而，阳极侧发射极如果越来越薄而且掺杂浓度越小，则在使阳极电极与阳极侧发射极金属接触时，在技术上会遇到很大的困难。铝淀积到半导体上时，硅溶解掉，冷却时再次凝聚。这就是说，阳极侧发射极深受金属化过程的影响。以后的烧结工序，这在其它的GTO为了减小接触电阻通常都要这样做的，实际上是不可能的了。

因此，本发明的目的是提供一种在阳极金属化层形成工序中不会产生上述问题的制造阳极侧有阻断层、阳极侧发射极可让电子通过的栅控截止硅可控整流器的新方法。

上述目的，在本说明书开端所述的那种方法的情况下，是通过下列工序达到的：第一道工序制取厚大于0.5微米小于5微米、掺杂浓度大于10¹⁷厘米^-3小于5×10¹⁸厘米^-3的阳极侧发射极；第二道工序通过局部调整载流子的寿命来调整阳极侧发射极的注入效率。

因此，本发明的核心是先对制备好可进行处理的阳极侧发射极进行纵深扩散处理，在第二道工序才能借助于载流子寿命的调整降低纵深扩散处理的效率。载流子寿命的调整是用特别是质子或氦原子核照射阳极侧发射极进行的。起初制取的阳极侧发射极，其厚度最好在0.5微米至5微米的范围，掺杂浓度最好在10¹⁷厘米^-3与5×10¹⁸厘米^-3之间。

在另一个实施例中，阳极侧发射极是以10¹⁰厘米^-2与10¹²厘米^-2的辐射剂量照射的。

本发明方法的好处在于，渗透性发射极的方法分成两部分，因而杜绝了金属化工序中的上述问题。第一道工序制取的发射极可毫无困难地进行金属化处理。接着，可以在第二道工序中将渗透性调节到所要求的高渗透值。

结合附图参看下面的详细说明可以更好地更全面地理解本发明的用途及其附带的许多优点。附图中：

图1示出了渗透性阳极侧发射可用本发明的方法制取的GTO的细节。

附图中使用的编号及其意义如下：

1.栅控截止硅可控整流器，GTO

2.阳极侧发射极

3.阻断层

4.n型基极

5.P型基极

6.控制极部位

7.阴极侧发射极

8.控制极金属化层

9.阳极金属化层

10.阳极金属化层

现在参看附图。附图中相同的编号表示相同或相应的部分。图1示出了栅控截止硅可控整流器或GTO的剖面细节。画上单线阴影线的部位表示金属化层。掺N型杂质的部位画上实线/虚线交替的阴影线。掺P型杂质的部位画上两平行线阴影线。阴影线越密，相应部位的杂质掺量就越高。GTO1由一系列杂质类型不同的半导体掺杂层组成：2表示最好是掺P型杂质的阳极侧发射极，接着是掺n型杂质的阻断层3和掺杂量更小的掺n型杂质的n型基极4，5表示P型基极，与其毗连的掺杂量较高的掺P型杂质的控制极部位6，最后，7表示阴极侧发射极或阴极端。阴极侧发射极7可设计成高架突出的，如图中所示，也可设计成纵深扩散式的。

上面刚谈到的是一般GTO的结构。至于这种结构的功能及/或其制造方法，在本说明书开端所述的现有技术中都有充分说明，因而这里无需具体说明。本发明最重要的一点是阳极侧发射极2的制造方法。就反应速度极快、损耗极小的GTO而论，在阻断层3方面总希望能有一个渗透性尽可能高的发射极2。就是说，所述发射极应该尽可能薄而且掺杂量极低。但如本说明书开端所述的那样，这样会在金属化层10敷设到发射极2上时带来许多问题。