一种金属氧化物半导体关断晶闸管及其制作方法技术

本发明专利技术提供一种金属氧化物半导体关断晶闸管及其制作方法，包括：第一导电类型的衬底，第二导电类型的第一外延层，第二导电类型的第二外延层，第二导电类型的第三外延层，形成于所述第三外延层内的第一导电类型的第一注入区，形成于所述第一注入区内的第一导电类型的第二注入区，形成于所述第一注入区内形成第二导电类型的第三注入区，形成于所述第三外延层内的第二导电类型的第四注入区，形成于所述第三外延层的上表面的氧化硅层，阳极，阴极，第一门极，第二门极，其具有工艺制造难度较低，工艺控制精度高，适合量产。

A Metal Oxide Semiconductor Turn-off Thyristor and Its Fabrication Method

The present invention provides a metal oxide semiconductor switching thyristor and its fabrication method, including: a substrate of the first conductive type, a first epitaxy layer of the second conductive type, a second epitaxy layer of the second conductive type, and a third epitaxy layer of the second conductive type, formed in the first injection region of the first conductive type within the third epitaxy layer, and formed in the first injection region. The second injection region of the first conductive type is formed in the first injection region to form the third injection region of the second conductive type, the fourth injection region of the second conductive type in the third epitaxy layer, and the silicon oxide layer, the anode, the cathode, the first gate and the second gate on the upper surface of the third epitaxy layer. High precision, suitable for mass production.

【技术实现步骤摘要】
一种金属氧化物半导体关断晶闸管及其制作方法
本专利技术涉及半导体
，具体涉及一种金属氧化物半导体关断晶闸管及其制作方法。
技术介绍
金属氧化物半导体关断晶闸管是一种将MOSFET(MetalOxideSemiconductorFieldEffectTransistor,金属氧化物半导体场效应晶体管)和GTO(GateTurn-offThyristor,门极可关断晶闸管)进行芯片级集成的功率器件。通过芯片级集成，可以彻底消除单芯片的金属氧化物半导体场效应晶体管和门极可关断晶闸管一起封装时键合线引起的寄生电感和寄生电容。金属氧化物半导体关断晶闸管是通过控制金属氧化物半导体场效应晶体管的开通来实现自身的关断的，由于金属氧化物半导体场效应晶体管导通电阻很低，与门极可关断晶闸管相比，金属氧化物半导体关断晶闸管的开关损耗减小，存储时间更短，集成化的金属氧化物半导体关断晶闸管可以改善并提高开关性能和可靠性。因此金属氧化物半导体关断晶闸管特别适用于中高压驱动器、有源滤波器、逆变器、静止同步补偿器和大功率UPS(UninterruptiblePowerSystem,不间断电源)等大功率变流器。现有的金属氧化物半导体关断晶闸管器件虽然具有很多技术优势，但是由于受器件结构和生产工艺的限制，往往采用台面工艺或是硅片键合工艺，其生产工艺极度复杂，工艺控制精度也较差，很难进行大批量生产，无法获得令人满意的成品率。
技术实现思路
本专利技术基于上述问题，提出了一种金属氧化物半导体关断晶闸管及其制作方法，其具有工艺制造难度较低，工艺控制精度高，适合量产。一方面，本专利技术提供了一种金属氧化物半导体关断晶闸管的制作方法，该方法包括：提供第一导电类型的衬底；在所述衬底下表面形成第二导电类型的第一外延层；在所述第一外延层下表面形成第二导电类型的第二外延层；在所述衬底上表面生长第二导电类型的第三外延层；在所述第三外延层内形成第一导电类型的第一注入区，所述第一注入区的至少部分表面裸露在所述第三外延层的上表面；在所述第一注入区内形成第一导电类型的第二注入区，所述第二注入区的至少部分表面裸露在所述第一注入区的上表面；在所述第一注入区内形成第二导电类型的第三注入区，所述第三注入区的至少部分表面裸露在所述第一注入区的上表面，所述第三注入区的一端与所述第二注入区的一端连接；在所述第三外延层内形成第二导电类型的第四注入区，所述第四注入区的至少部分表面裸露在所述第三外延层的上表面，所述第四注入区不与所述第一注入区连接；在所述第三外延层的上表面生长氧化硅层，所述氧化硅层的一端与所述第三注入区连接，所述氧化硅层的另一端与所述第四注入区连接；在所述第二外延层的下表面形成第一金属层，所述第一金属层与所述第二外延层连接形成阳极；在所述第二注入区和所述第三注入区上表面形成第二金属层，所述第二金属层不与所述氧化硅层连接，所述第二金属层与所述第二注入区、第三注入区连接形成阴极；在所述第四注入区上表面形成第三金属层，所述第三金属层与所述第四注入区连接形成第一门极；在所述氧化硅层上表面形成第四金属层，所述第四金属层与所述氧化硅层连接形成第二门极。进一步地，所述第三金属层与所述第四金属层连接。进一步地，所述第一外延层的离子浓度高于所述第二外延层的离子浓度。进一步地，第一注入区的离子浓度高于所述第二注入区的离子浓度。进一步地，所述第三注入区的离子浓度与所述第四注入区的离子浓度大致相等。进一步地，所述第三外延层的电阻率为60-100Ωcm，厚度为12-15微米。另一方面，本专利技术提供了一种金属氧化物半导体关断晶闸管，该金属氧化物半导体关断晶闸管包括：第一导电类型的衬底；形成于所述衬底下表面的第二导电类型的第一外延层；形成于所述第一外延层下表面的第二导电类型的第二外延层；形成于所述衬底上表面的第二导电类型的第三外延层；形成于所述第三外延层内的第一导电类型的第一注入区，所述第一注入区的至少部分表面裸露在所述第三外延层的上表面；形成于所述第一注入区内的第一导电类型的第二注入区，所述第二注入区的至少部分表面裸露在所述第一注入区的上表面；形成于所述第一注入区内形成第二导电类型的第三注入区，所述第三注入区的至少部分表面裸露在所述第一注入区的上表面，所述第三注入区的一端与所述第二注入区的一端连接；形成于所述第三外延层内的第二导电类型的第四注入区，所述第四注入区的至少部分表面裸露在所述第三外延层的上表面，所述第四注入区不与所述第一注入区连接；形成于所述第三外延层的上表面的氧化硅层，所述氧化硅层的一端与所述第三注入区连接，所述氧化硅层的另一端与所述第四注入区连接；形成于所述第二外延层下表面的第一金属层，所述第一金属层与所述第二外延层连接形成阳极；形成于所述第二注入区和所述第三注入区上表面的第二金属层，所述第二金属层不与所述氧化硅层连接，所述第二金属层与所述第二注入区、第三注入区连接形成阴极；形成于所述第四注入区上表面的第三金属层，所述第三金属层与所述第四注入区连接形成第一门极；形成于所述氧化硅层上表面的第四金属层，所述第四金属层与所述氧化硅层连接形成第二门极。进一步地，所述第三金属层与所述第四金属层连接。进一步地，所述第一外延层的离子浓度高于所述第二外延层的离子浓度。进一步地，第一注入区的离子浓度高于所述第二注入区的离子浓度。本专利技术通过上述技术方案，提出了一种金属氧化物半导体关断晶闸管及其制作方法，没有台面或刻槽工艺，也没有硅片键合工艺，使用常规工艺技术实现，其中金属氧化物半导体场效应晶体管的沟道长度通过离子注入区控制，可以做到精确控制，故它比传统制作金属氧化物半导体关断晶闸管的工艺具有工艺控制精度高，容易进行大批量生产，成品率可到达95％以上，具有成本优势。因此其具有工艺制造难度较低，工艺控制精度高，适合量产的有益效果。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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说，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。在附图中：图1为本专利技术的一个实施例提供的金属氧化物半导体关断晶闸管的制作方法的流程示意图；图2至图10是本专利技术的一个实施例提供的金属氧化物半导体关断晶闸管的制作步骤的结构示意图；附图标记说明：1-衬底；2-第一外延层；3-第二外延层；4-第三外延层；5-第一注入区；6-第二注入区；7-第三注入区；8-第四注入区；9-氧化硅层；10-第一金属层；11-第二金属层；12-第三金属层；13-第四金属层。具体实施方式以下将参阅附图更详细地描述本专利技术。在各个附图中，相同的元件使用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，可能未示出某些公知的部分。为了简明起见，可以在一幅图中描述经过数个步骤后获得的半导体结构。应当理解，在描述器件的结构时，当将一层、一个区域称为位于另一层、另一个区域“上面”或“上方”时，可以指直接位于另一层、另一个区域上面，或者在其与另一层、另一个区域之间还包含其它的层或区域。并且，如果将器件翻转，该一层、一个区域将位于另一层、另一个区域“下面”或“下方”。如果为了描述直接位于另一层、另一个区域上面的情形，本文本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金属氧化物半导体关断晶闸管的制作方法，其特征在于，包括：提供第一导电类型的衬底；在所述衬底下表面形成第二导电类型的第一外延层；在所述第一外延层下表面形成第二导电类型的第二外延层；在所述衬底上表面生长第二导电类型的第三外延层；在所述第三外延层内形成第一导电类型的第一注入区，所述第一注入区的至少部分表面裸露在所述第三外延层的上表面；在所述第一注入区内形成第一导电类型的第二注入区，所述第二注入区的至少部分表面裸露在所述第一注入区的上表面；在所述第一注入区内形成第二导电类型的第三注入区，所述第三注入区的至少部分表面裸露在所述第一注入区的上表面，所述第三注入区的一端与所述第二注入区的一端连接；在所述第三外延层内形成第二导电类型的第四注入区，所述第四注入区的至少部分表面裸露在所述第三外延层的上表面，所述第四注入区不与所述第一注入区连接；在所述第三外延层的上表面生长氧化硅层，所述氧化硅层的一端与所述第三注入区连接，所述氧化硅层的另一端与所述第四注入区连接；在所述第二外延层的下表面形成第一金属层，所述第一金属层与所述第二外延层连接形成阳极；在所述第二注入区和所述第三注入区上表面形成第二金属层，所述第二金属层不与所述氧化硅层连接，所述第二金属层与所述第二注入区、第三注入区连接形成阴极；在所述第四注入区上表面形成第三金属层，所述第三金属层与所述第四注入区连接形成第一门极；在所述氧化硅层上表面形成第四金属层，所述第四金属层与所述氧化硅层连接形成第二门极。...

【技术特征摘要】
2018.12.10 CN 20181150540171.一种金属氧化物半导体关断晶闸管的制作方法，其特征在于，包括：提供第一导电类型的衬底；在所述衬底下表面形成第二导电类型的第一外延层；在所述第一外延层下表面形成第二导电类型的第二外延层；在所述衬底上表面生长第二导电类型的第三外延层；在所述第三外延层内形成第一导电类型的第一注入区，所述第一注入区的至少部分表面裸露在所述第三外延层的上表面；在所述第一注入区内形成第一导电类型的第二注入区，所述第二注入区的至少部分表面裸露在所述第一注入区的上表面；在所述第一注入区内形成第二导电类型的第三注入区，所述第三注入区的至少部分表面裸露在所述第一注入区的上表面，所述第三注入区的一端与所述第二注入区的一端连接；在所述第三外延层内形成第二导电类型的第四注入区，所述第四注入区的至少部分表面裸露在所述第三外延层的上表面，所述第四注入区不与所述第一注入区连接；在所述第三外延层的上表面生长氧化硅层，所述氧化硅层的一端与所述第三注入区连接，所述氧化硅层的另一端与所述第四注入区连接；在所述第二外延层的下表面形成第一金属层，所述第一金属层与所述第二外延层连接形成阳极；在所述第二注入区和所述第三注入区上表面形成第二金属层，所述第二金属层不与所述氧化硅层连接，所述第二金属层与所述第二注入区、第三注入区连接形成阴极；在所述第四注入区上表面形成第三金属层，所述第三金属层与所述第四注入区连接形成第一门极；在所述氧化硅层上表面形成第四金属层，所述第四金属层与所述氧化硅层连接形成第二门极。2.根据权利要求1所述的金属氧化物半导体关断晶闸管的制作方法，其特征在于，所述第三金属层与所述第四金属层连接。3.根据权利要求1所述的金属氧化物半导体关断晶闸管的制作方法，其特征在于，所述第一外延层的离子浓度高于所述第二外延层的离子浓度。4.根据权利要求1所述的金属氧化物半导体关断晶闸管的制作方法，其特征在于，第一注入区的离子浓度高于所述第二注入区的离子浓度。5.根据权利要求1所述的金属氧化物半导体关断晶闸管的制作方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：章美云，
申请(专利权)人：章美云，
类型：发明
国别省市：湖北,42