一种阳极栅MOS晶闸管及其工艺方法技术

本申请提供的一种阳极栅MOS晶闸管及其工艺方法，涉及半导体器件领域，包括：阳极端，所述阳极端包括第一NMOS结构；第一栅电极，所述第一栅电极下方形成所述第一NMOS结构；N+缓冲层，其中，所述N+缓冲层在晶闸管导通状态下存储有大量电子；P型基区，所述P型基区在晶闸管导通状态下存储有大量空穴；其中，所述第一栅电极控制所述第一NMOS结构将所述N+缓冲层内的所述电子抽走，提高所述阳极栅MOS晶闸管的关断速度。解决了现有技术中的MOS栅晶闸管关断速度慢，器件最大关断电流低的技术问题，达到了极大地增大了器件的关断电流，提高了器件关断速度，减小了器件关断功耗，制作工艺简单，与标准IGBT工艺相兼容的技术效果。

【技术实现步骤摘要】
一种阳极栅MOS晶闸管及其工艺方法
本专利技术涉及半导体器件领域，特别涉及一种阳极栅MOS晶闸管及其工艺方法。
技术介绍
功率半导体器件广泛地应用在电机驱动、汽车电子、电力传输等应用领域，其中，MOS栅晶闸管虽然具有导通电阻低、电流密度高、开启速度快等优势。但本申请专利技术人在实现本申请实施例中专利技术技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：现有技术中的MOS栅晶闸管关断速度慢，器件最大关断电流低。
技术实现思路
本申请实施例通过提供一种阳极栅MOS晶闸管，解决了现有技术中的MOS栅晶闸管关断速度慢，器件最大关断电流低的技术问题，达到了极大地增大了器件的关断电流，提高了器件关断速度，减小了器件关断功耗，制作工艺简单，与标准IGBT工艺相兼容的技术效果。第一方面，鉴于上述问题，提出了本申请实施例以便提供一种克服上述问题的一种阳极栅MOS晶闸管，包括：阳极端，所述阳极端包括第一NMOS结构；第一栅电极，所述第一栅电极下方形成所述第一NMOS结构；N+缓冲层，其中，所述N+缓冲层在晶闸管导通状态下存储有大量电子；P型基区，所述P型基区在晶闸管导通状态下存储有大量空穴；其中，所述第一栅电极控制所述第一NMOS结构将所述N+缓冲层内的所述电子抽走，提高所述阳极栅MOS晶闸管的关断速度。优选的，所述阳极栅MOS晶闸管还包括：阴极端，所述阴极端包括第二NMOS结构和所述PMOS结构；第二柵电极，所述第二柵电极下方形成所述第二NMOS结构和所述PMOS结构。优选的，所述阳极栅MOS晶闸管还包括：晶闸管结构，所述晶闸管结构由四层N-P-N-P材料构成。优选的，所述阳极栅MOS晶闸管还包括：PMOS结构，所述PMOS结构位于所述阴极端。第二方面，本申请还提供了一种阳极栅MOS晶闸管的工艺方法，所述方法包括：步骤一：在N型重掺杂衬底上，通过外延工艺生长轻掺杂的N型外延层，作为阳极栅MOS晶闸管的漂移层；步骤二：在衬底背面通过刻蚀形成沟槽，之后再通过氧化生长栅氧化层，最后在沟槽里面淀积多晶硅作为第一栅电极；步骤三：在衬底背面通过双扩散工艺制作P型重掺杂层、N型重掺杂层，分别作为阳极栅MOS晶闸管的P+阳极区域以及第一NMOS结构；步骤四：在漂移区上方通过双扩散工艺制作P基区、N+掺杂区和P+掺杂区，最后淀积金属完成阳极栅MOS晶闸管的制作。第三方面，本申请还提供了一种阳极栅MOS晶闸管的工艺方法，所述方法还包括：步骤一：在N型重掺杂衬底上，通过外延工艺生长轻掺杂的N型外延层，作为阳极栅MOS晶闸管的漂移层；步骤二：在衬底背面淀积多晶硅作为第一栅电极；步骤三：在衬底背面通过双扩散工艺制作P型重掺杂层、N型重掺杂层，分别作为阳极栅MOS晶闸管的P+阳极区域以及第一NMOS结构；步骤四：在漂移区上方通过双扩散工艺制作P基区、N+掺杂区和P+掺杂区，最后淀积金属完成阳极栅MOS晶闸管的制作。本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：本申请实施例提供的一种阳极栅MOS晶闸管，通过阳极端，所述阳极端包括第一NMOS结构；第一栅电极，所述第一栅电极下方形成所述第一NMOS结构；N+缓冲层，其中，所述N+缓冲层在晶闸管导通状态下存储有大量电子；P型基区，所述P型基区在晶闸管导通状态下存储有大量空穴；其中，所述第一栅电极控制所述第一NMOS结构将所述N+缓冲层内的所述电子抽走，提高所述阳极栅MOS晶闸管的关断速度。解决了现有技术中的MOS栅晶闸管关断速度慢，器件最大关断电流低的技术问题，达到了极大地增大了器件的关断电流，提高了器件关断速度，减小了器件关断功耗，制作工艺简单，与标准IGBT工艺相兼容的技术效果。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本专利技术的具体实施方式。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本申请实施例提供的一种沟槽型阳极栅MOS晶闸管的结构示意图；图2为本申请实施例提供的一种平面型阳极栅MOS晶闸管的结构示意图。附图标号说明：阳极端1，第一NMOS结构11，第一栅电极2，N+缓冲层3，阴极端4，第二NMOS结构41，PMOS结构42，第二栅电极5，P型基区6。具体实施方式本申请实施例提供的一种阳极栅MOS晶闸管，解决了现有技术中的MOS栅晶闸管关断速度慢，器件最大关断电流低的技术问题。本申请实施例中的技术方案，总体方法如下：阳极端，所述阳极端包括第一NMOS结构；第一栅电极，所述第一栅电极下方形成所述第一NMOS结构；N+缓冲层，其中，所述N+缓冲层在晶闸管导通状态下存储有大量电子；P型基区，所述P型基区在晶闸管导通状态下存储有大量空穴；其中，所述第一栅电极控制所述第一NMOS结构将所述N+缓冲层内的所述电子抽走，提高所述阳极栅MOS晶闸管的关断速度。解决了现有技术中的MOS栅晶闸管关断速度慢，器件最大关断电流低的技术问题，达到了极大地增大了器件的关断电流，提高了器件关断速度，减小了器件关断功耗，制作工艺简单，与标准IGBT工艺相兼容的技术效果。下面将详细地描述本公开的示例性实施例。虽然本申请公开了一种或几种示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。实施例一本申请实施例提供的一种阳极栅MOS晶闸管，其中，MOS栅晶闸管内部主要是四层N-P-N-P材料构成的晶闸管结构，另外通过MOSFET控制晶闸管内部反馈的产生与中断，以实现器件的开启和关断。由于阳极栅NMOS结构主要用于抽取N+缓冲层内电子，因此可以做成平面型阳极栅MOS晶闸管，也可以做成沟槽型阳极栅MOS晶闸管。如图1所示，给出了沟槽型阳极栅，如图2所示，给出了平面型阳极栅两种阳极栅MOS晶闸管结构示意图。下面以沟槽阳极栅MOS晶闸管图1为例分析阳极栅MOS晶闸管具体结构：阳极端1，所述阳极端1包括第一NMOS结构11；阴极端4，所述阴极端4包括第二NMOS结构41和所述PMOS结构42；具体而言，NMOS英文全称为N-Metal-Oxide-Semiconductor。意思为N型金属-氧化物-半导体，而拥有这种结构的晶体管我们称之为NMOS晶体管。MOS晶体管有P型MOS管和N型MOS管之分。由MOS管构成的集成电路称为MOS集成电路，由NMOS组成的电路就是NMOS集成电路，由PMOS管组成的电路就是PMOS集成电路，由NMOS和PMOS两种管子组成的互补MOS电路，即CMOS电路。其中，本申请实施例所述的阳极栅MOS晶闸管具有一阳极端1和一阴极端4，所述阳极端1包括第一NMOS结构11，所述阴极端4包括第二NMOS结构41和所述PMOS结构42。第一栅电极2，所述第一栅电极2下方形成所述第一NMOS结构11；第二栅电极5，所述第二栅电极5本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阳极栅MOS晶闸管，其特征在于，所述阳极栅MOS晶闸管包括：阳极端，所述阳极端包括第一NMOS结构；第一栅电极，所述第一栅电极下方形成所述第一NMOS结构；N+缓冲层，其中，所述N+缓冲层在晶闸管导通状态下存储有大量电子；P型基区，所述P型基区在晶闸管导通状态下存储有大量空穴；其中，所述第一栅电极控制所述第一NMOS结构将所述N+缓冲层内的所述电子抽走，提高所述阳极栅MOS晶闸管的关断速度。

【技术特征摘要】
1.一种阳极栅MOS晶闸管，其特征在于，所述阳极栅MOS晶闸管包括：阳极端，所述阳极端包括第一NMOS结构；第一栅电极，所述第一栅电极下方形成所述第一NMOS结构；N+缓冲层，其中，所述N+缓冲层在晶闸管导通状态下存储有大量电子；P型基区，所述P型基区在晶闸管导通状态下存储有大量空穴；其中，所述第一栅电极控制所述第一NMOS结构将所述N+缓冲层内的所述电子抽走，提高所述阳极栅MOS晶闸管的关断速度。2.如权利要求1所述的阳极栅MOS晶闸管，其特征在于，所述阳极栅MOS晶闸管还包括：阴极端，所述阴极端包括第二NMOS结构和所述PMOS结构；第二柵电极，所述第二柵电极下方形成所述第二NMOS结构和所述PMOS结构。3.如权利要求1所述的阳极栅MOS晶闸管，其特征在于，所述阳极栅MOS晶闸管还包括：晶闸管结构，所述晶闸管结构由四层N-P-N-P材料构成。4.如权利要求1所述的阳极栅MOS晶闸管，其特征在于，所述阳极栅MOS晶闸管还包括：PMOS结构，所述PMOS结构位于所述阴极端。5.一种阳极栅MOS晶闸管的工...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡飞，宋李梅，孙博韬，韩郑生，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11