逆导型晶闸管及其制作方法技术

本发明专利技术公开一种逆导型晶闸管，其包括衬底，位于衬底的两侧表面的第一层和第二层，第一层包括第一区、第二区和第三区，第二层内设置有第四区，贯穿第二层且底部延伸至衬底内的第一沟槽，第一沟槽将第二层分隔为第五区和第六区，第五区和第一区对应，第六区和第二区对应，第四区位于第六区内，填充在第一沟槽内的隔离层；位于第一层的下表面的第一电极；位于第二层的上表面且接触第四区和第五区的第二电极；位于第二层的上表面且接触第六区的第三电极。本发明专利技术公开一种该逆导型晶闸管的制作方法。本发明专利技术所述逆导型晶闸管具有更加安全可靠的特性，同时具有更小的功耗，提高电路整体的性能。

Inverse-conducting thyristor and its fabrication method

【技术实现步骤摘要】
逆导型晶闸管及其制作方法
本专利技术涉及半导体
，尤其是一种逆导型晶闸管及其制作方法。
技术介绍
晶闸管是一种大功率开关型半导体器件，它是由一个PNPN四层半导体构成的，中间形成三个PN结，并有三个电极，分别为门极(Gate)，阳极(Anode)和阴极(Cathode)。晶闸管导通的条件是：加正向电压且门极有触发电流。晶闸管能在高电压、大电流条件下工作，并且其工作过程可以被很精确的控制。它被广泛应用于可控整流、交流调压、无触点电子开关、逆变及变频等电子电路中，是典型的小电流控制大电流的设备。晶闸管有很多种类，包括普通晶闸管、双向晶闸管、逆导晶闸管(ReverseConductingThyristor，简称RCT)、门极关断晶闸管、温控晶闸管和光控晶闸管等。其中，逆导型晶闸管由于具有耐高压、耐高温、关断时间短、通态电压低等优良性能而被应用于新能源汽车、轨道交通和电力机车牵引，在逆变电路中，其可大大减小器件的体积，降低封装成本，并减少相应的散热装置，从而有利于整个电路系统的小型化，同时提高电路性能和效率。逆导型晶闸管是由一个普通晶闸管和一个反并联的快恢复二极管(FastRecoveryDiode，简称FRD)构成的器件。其中晶闸管是一种电力电子开关器件，工作状态有导通状态、阻断状态以及状态转换的开通过程和关断过程，其主要起到开关的作用；而快恢复二极管主要作用是续流和嵌位。晶闸管和快恢复二极管二者不同时工作，因此需要将其进行电性能隔离。传统的逆导型晶闸管受制于器件结构和制造工艺的限制，二极管和晶闸管之间的隔离技术并不完善，导致电路状态切换时存在较高的漏电流，影响整个电路的工作效率，产生较高的损耗；另外，由于二极管处于反向恢复时期，晶闸管两端会在瞬间产生很高的电压降，此冲击会直接影响电路的性能及安全。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种逆导型晶闸管，该逆导型晶闸管具有更加安全可靠的特性，同时具有更小的功耗，提高电路整体的性能。为解决上述技术问题，本专利技术采用下述技术方案：该逆导型晶闸管包括：第一导电类型的衬底，所述衬底具有正面和与所述正面相对的背面；位于所述衬底的正面的第一层，所述第一层包括贯穿所述第一层的第一导电类型的第一区、第二导电类型的第二区和隔离所述第一区与第二区的第二导电类型的第三区，所述第三区的掺杂浓度低于所述第二区的掺杂浓度，所述第一区和所述第二区均与所述衬底接触；位于所述衬底的背面的第二导电类型的第二层；位于所述第二层内的第一导电类型的第四区；贯穿所述第二层且底部延伸至所述衬底内的第一沟槽，所述第一沟槽将所述第二层分隔为第五区和第六区，其中所述第五区和所述第一区对应，所述第六区和所述第二区对应，所述第四区位于所述第六区内；填充在所述第一沟槽内且由绝缘材料组成的隔离层；位于所述第一层的下表面且接触所述第一区和所述第二区的第一电极；位于所述第二层的上表面且接触所述第四区和所述第五区的第二电极；位于所述第二层的上表面且接触所述第六区的第三电极。相应地，本专利技术还提供一种该逆导型晶闸管的制作方法，该逆导型晶闸管的制作方法包括以下步骤：S1：提供第一导电类型的衬底，所述衬底具有第一侧和与所述第一侧相对的第二侧；S2：在所述衬底的所述第一侧形成第二导电类型的第一层；S3：通过掺杂的方式在所述第一层中形成贯穿所述第一层且接触所述衬底的第一导电类型的第一区和第二导电类型的第二区；在所述第一区与所述第二区之间还间隔第二导电类型的第三区，所述第三区的掺杂浓度低于所述第二区的掺杂浓度；S4：在所述衬底的所述第二侧形成第二导电类型的第二层；S5：通过掺杂的方式在所述第二层内形成第一导电类型的第四区；S6：通过刻蚀形成贯穿所述第二层且底部延伸至所述衬底内的第一沟槽，所述第一沟槽将所述第二层分隔为第五区和第六区，所述第五区和所述第一区对应，所述第六区和所述第二区对应，所述第四区位于所述第六区内；在所述第一沟槽内填充由绝缘材料组成的隔离层；S7：形成位于所述第一层的下表面且接触所述第一区和所述第二区的第一电极；S8：形成位于所述第二层的上表面且接触所述第四区和所述第五区的第二电极；形成位于所述第二层的上表面且接触所述第六区的第三电极。本专利技术提供的所述逆导型晶闸管包括所述衬底、所述第一区、所述第二区、所述第四区、所述第五区和所述第六区，其中，所述第一区、所述衬底和所述第五区构成一个二极管，所述第二区、所述衬底、所述第六区和所述第四区构成一个晶闸管，所述逆导型晶闸管还包括贯穿所述第二层且底部延伸至所述衬底内的第一沟槽，所述第一沟槽内填充有所述隔离层，所述隔离层隔离所述第五区和所述第六区，从而所述晶闸管的门极侧或阴极侧和所述二极管阳极侧之间完全隔离，几乎不存在漏电流，故而整个所述逆导型晶闸管的功率损耗小，提升了整个电路系统的效能。所述逆导型晶闸管还包括所述第三区，所述第三区位于所述第一区与所述第二区之间且所述第三区的掺杂浓度低于所述第二区的掺杂浓度，当所述二极管处于正向导通工作状态时，所述第一区与所述第二区被短接在一起，同时由于它们两者之间存在所述第三区，因此很容易将由所述第五区、所述衬底和所述第二区组成的寄生三极管开启，从而进入电流放大状态，使得该二极管具有更大的续流能力，性能卓越。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将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是本专利技术提供的一实施例的逆导型晶闸管的剖面结构示意图；图2是本专利技术提供的另一实施例的逆导型晶闸管的剖面结构示意图；图3是本专利技术提供的逆导型晶闸管的制作方法的流程示意图；图4至图12是本专利技术提供的逆导型晶闸管的形成过程的剖面结构示意图。附图标记说明：10：衬底；10a：第一侧；10b：第二侧；11：埋层；20：第一层；21：第一区；22：第二区；23：第三区；30：第二层；31：第四区；32：第五区；33：第六区；34：第七区；40：第一沟槽；41：隔离层；42：第二沟槽；43：金属塞；51：第一电极；52：第二电极；521：第一子电极；522：第二子电极；53：第三电极。具体实施方式本专利技术主要针对传统逆导型晶闸管中二极管和晶闸管之间的隔离效果不佳、可靠性差的问题提供一种解决方案。为了使本专利技术的目的、技术方案和有益技术效果更加清晰明白，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该专利技术产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种逆导型晶闸管，其特征在于，包括：第一导电类型的衬底，所述衬底具有正面和与所述正面相对的背面；位于所述衬底的正面的第一层，所述第一层包括贯穿所述第一层的第一导电类型的第一区、第二导电类型的第二区和隔离所述第一区与第二区的第二导电类型的第三区，所述第三区的掺杂浓度低于所述第二区的掺杂浓度，所述第一区和所述第二区均与所述衬底接触；位于所述衬底的背面的第二导电类型的第二层；位于所述第二层内的第一导电类型的第四区；贯穿所述第二层且底部延伸至所述衬底内的第一沟槽，所述第一沟槽将所述第二层分隔为第五区和第六区，其中所述第五区和所述第一区对应，所述第六区和所述第二区对应，所述第四区位于所述第六区内；填充在所述第一沟槽内且由绝缘材料组成的隔离层；位于所述第一层的下表面且接触所述第一区和所述第二区的第一电极；位于所述第二层的上表面且接触所述第四区和所述第五区的第二电极；位于所述第二层的上表面且接触所述第六区的第三电极。

【技术特征摘要】
1.一种逆导型晶闸管，其特征在于，包括：第一导电类型的衬底，所述衬底具有正面和与所述正面相对的背面；位于所述衬底的正面的第一层，所述第一层包括贯穿所述第一层的第一导电类型的第一区、第二导电类型的第二区和隔离所述第一区与第二区的第二导电类型的第三区，所述第三区的掺杂浓度低于所述第二区的掺杂浓度，所述第一区和所述第二区均与所述衬底接触；位于所述衬底的背面的第二导电类型的第二层；位于所述第二层内的第一导电类型的第四区；贯穿所述第二层且底部延伸至所述衬底内的第一沟槽，所述第一沟槽将所述第二层分隔为第五区和第六区，其中所述第五区和所述第一区对应，所述第六区和所述第二区对应，所述第四区位于所述第六区内；填充在所述第一沟槽内且由绝缘材料组成的隔离层；位于所述第一层的下表面且接触所述第一区和所述第二区的第一电极；位于所述第二层的上表面且接触所述第四区和所述第五区的第二电极；位于所述第二层的上表面且接触所述第六区的第三电极。2.根据权利要求1所述的逆导型晶闸管，其特征在于，还包括位于所述第五区内的第二导电类型的第七区，所述第七区的掺杂浓度高于所述第五区的掺杂浓度；所述第二电极与所述第七区接触。3.根据权利要求1所述的逆导型晶闸管，其特征在于，还包括位于所述衬底内且接触所述第一区的第一导电类型的埋层，所述埋层的掺杂浓度高于所述衬底的掺杂浓度且低于所述第一区的掺杂浓度。4.根据权利要求1所述的逆导型晶闸管，其特征在于，还包括位于所述第六区内的第二沟槽；所述第二沟槽内填充有金属塞，所述金属塞与所述第三电极接触。5.根据权利要求4所述的逆导型晶闸管，其特征在于，所述第二沟槽位于所述第一沟槽与所述第四区之间，所述第二电极包括与所述第四区接触的第一子电极和与所述第五区接触的第二子电极，所述第三电极位于所述第一子电极与所述第二子电极之间。6.一种逆导型晶闸管的...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：泉州臻美智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35