一种具有n制造技术

本发明专利技术公开了一种具有n

【技术实现步骤摘要】
一种具有n
+
调整区的双模式GCT及其制备方法


[0001]本专利技术属于电力半导体器件
，涉及一种具有n
+
调整区的双模式GCT，本专利技术还涉及该种具有n
+
调整区的双模式GCT的制备方法。

技术介绍

[0002]逆导型门极换流晶闸管(RC
‑
GCT)是一种新型电力半导体器件，是将GCT与续流用的PIN二极管反并联集成在一个硅片上，以减小器件体积，改善系统可靠性，在大功率领域有广泛的应用前景。为了使RC
‑
GCT获得较低的开关功耗和换向可靠性，需减小PIN二极管的反向恢复峰值电流和反向恢复时间，并增加其软度。在传统RC
‑
GCT结构中，由于GCT单元分布比较集中，无论PIN二极管设置在RC
‑
GCT的中央或者外围，通过掩模很容易实现横向局部载流子寿命控制，以获得快速的反向恢复特性；但在导通期间，因GCT单元和PIN二极管单元相对集中会导致的电流局部集中。
[0003]为了改善RC
‑
GCT电流分布的均匀性，目前已开发了一种双模式GCT，将PIN二极管单元也做成指条状，穿插在GCT单元之间，且通常每3个GCT单元之间，插入一个PIN二极管单元。但在双模式GCT中，若要对其中的PIN二极管进行横向局部载流子寿命控制，不仅掩模制作难度大，而且由于辐照区的深阱效应，在工艺上很难实现准确控制，同时PIN二极管局部寿命减小又会使其阻断漏电流和通态压降均增大，导致静态功耗增加。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种具有n
+
调整区的双模式GCT，解决了现有技术在工艺上很难实现准确控制，同时静态功耗增大的问题。
[0005]本专利技术的另一个目的是提供一种具有n
+
调整区的双模式GCT的制备方法。
[0006]本专利技术所采用的技术方案是，一种具有n
+
调整区的双模式GCT，整个器件表面所有GCT单元和PIN二极管单元呈指条状按同心环排列均匀地分布在芯片上表面，并且GCT单元和PIN二极管单元按3﹕1的比例交叉分布，假设以PIN二极管为中央单元，两侧为GCT单元，即1个PIN二极管单元，对应3个GCT单元；
[0007]所述的GCT单元的剖面结构是，以n
‑
区为衬底，n
‑
区向下依次设置有nFS层和p
+
透明阳极区；n
‑
区向上依次设置有p基区和p
+
基区；在p
+
基区上表面局部设置有GCT的n
+
阴极区，该n
+
阴极区上表面是阴极K；该n
+
阴极区两侧相邻的p
+
基区上表面均设置有门极G；
[0008]所述的PIN二极管单元的剖面结构是，以n
‑
区为衬底，n
‑
区向下依次设置有nFS层和n
+
阴极区，n
+
阴极区两侧与GCT单元的p
+
透明阳极区相接并且在下表面设有共同的阳极A；n
‑
区向上设置有p阳极区，在p阳极区上表面中间位置设置有n
+
调整区，p阳极区和n
+
调整区上表面设置有共同的阴极K；p阳极区与两侧相邻GCT单元的p基区之间均采用pnp隔离区。
[0009]本专利技术所采用的另一技术方案是，一种具有n
+
调整区的双模式GCT的制备方法，按照以下步骤实施：
[0010]步骤1、选用原始的高阻区熔中照硅单晶作为n
‑
区；
[0011]步骤2、硅片清洗后腐蚀减薄，在n
‑
区的下表面，采用磷离子注入，形成nFS层的掺杂；
[0012]步骤3、采用干氧
‑
湿氧
‑
干氧交替氧化形成掩蔽膜，同时将nFS层的掺杂进行推进；
[0013]步骤4、在上述晶片表面，通过光刻形成铝离子注入窗口；然后在光刻胶的掩蔽下进行铝离子注入；
[0014]步骤5、去掉晶片表面的光刻胶，在GCT部分重新光刻形成硼离子注入窗口；然后在光刻胶的掩蔽下进行硼离子注入；
[0015]步骤6、去掉表面的光刻胶和氧化层，重新生长二氧化硅
‑
氮化硅
‑
二氧化硅三层掩蔽膜，然后推进，同时形成GCT的p基区和p
+
基区，以及PIN二极管p阳极区的掺杂；并在GCT的p基区与PIN二极管的p阳极区之间自然形成pnp隔离区；
[0016]步骤7、去掉晶片上表面的二氧化硅
‑
氮化硅
‑
二氧化硅三层掩蔽膜，重新生长二氧化硅掩蔽膜，通过光刻形成磷扩散的掺杂窗口；
[0017]步骤8、在上步得到的晶片上表面，采用POCl3源进行选择性的磷两步扩散，在GCT的p
+
基区上表面形成n
+
阴极区，同时在PIN二极管的p阳极区表面形成n
+
调整区；
[0018]步骤9、在上步得到的晶片上表面生长氧化层，光刻形成门极区和pnp隔离区上表面的腐蚀窗口，然后利用腐蚀工艺进行门极区和隔离区挖槽，形成门
‑
阴极台面结构；
[0019]步骤10、去掉晶片表面的氧化层，重新生长氧化层，下表面光刻，形成PIN二极管n
+
阴极区的磷注入窗口，然后进行磷离子注入，退火兼推进，形成PIN二极管的n
+
阴极区；
[0020]步骤11、去掉下表面的氧化层，然后进行硼离子注入，退火兼推进，形成GCT的p
+
透明阳极区；
[0021]步骤12、采用干氧
‑
湿氧
‑
干氧交替氧化重新形成掩蔽膜，通过光刻，去掉下表面的二氧化硅层，上表面形成GCT门
‑
阴极界和pnp隔离区的保护二氧化硅图形；
[0022]步骤13、对整个晶片上、下表面分别蒸铝，然后通过反刻铝，去掉门极处的铝层；然后重新蒸铝，并进行二次反刻铝，增加了门
‑
阴极台面高度，合金化后形成门极、阴极的金属化电极；
[0023]步骤14、对上步得到的晶片下表面，依次溅射钛、镍、银三层金属化电极，合金化后形成阳极多层金属化电极；
[0024]步骤15、在上步得到的晶片上表面甩聚酰亚胺膜，光刻形成门
‑
阴极区和隔离区的保护图形，并进行亚胺化处理；然后进行磨角保护、表面钝化；
[0025]步骤16、在上步得到的晶片整个上表面进行电子辐照，实现BGCT中载流子寿命的均匀控制，然后退火，特性测试，即成。
[0026]本专利技术的有益效果是，n
+
调整区的引入，不仅有利于降低PIN二极管导通时的阳极空穴注入本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有n
+
调整区的双模式GCT，其特征在于：整个器件表面所有GCT单元和PIN二极管单元呈指条状按同心环排列均匀地分布在芯片上表面，并且GCT单元和PIN二极管单元按3﹕1的比例交叉分布，假设以PIN二极管为中央单元，两侧为GCT单元，即1个PIN二极管单元，对应3个GCT单元；所述的GCT单元的剖面结构是，以n
‑
区为衬底，n
‑
区向下依次设置有nFS层和p
+
透明阳极区；n
‑
区向上依次设置有p基区和p
+
基区；在p
+
基区上表面局部设置有GCT的n
+
阴极区，该n
+
阴极区上表面是阴极K；该n
+
阴极区两侧相邻的p
+
基区上表面均设置有门极G；所述的PIN二极管单元的剖面结构是，以n
‑
区为衬底，n
‑
区向下依次设置有nFS层和n
+
阴极区，n
+
阴极区两侧与GCT单元的p
+
透明阳极区相接并且在下表面设有共同的阳极A；n
‑
区向上设置有p阳极区，在p阳极区上表面中间位置设置有n
+
调整区，p阳极区和n
+
调整区上表面设置有共同的阴极K；p阳极区与两侧相邻GCT单元的p基区之间均采用pnp隔离区。2.根据权利要求1所述的具有n
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调整区的双模式GCT，其特征在于：所述的n
+
调整区采用圆形或条形，并且其尺寸从里到外逐渐增大。3.根据权利要求1所述的具有n
+
调整区的双模式GCT，其特征在于：所述的n
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调整区的宽度为40～70μm。4.根据权利要求3所述的具有n
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调整区的双模式GCT，其特征在于：所述的n
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调整区的面积与PIN二极管单元阳极区的面积比为20％～35％。5.一种权利要求1
‑
4任一所述的具有n
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调整区的双模式GCT的制备方法，其特征在于，按照以下步骤实施：步骤1、选用原始的高阻区熔中照硅单晶作为n
‑
区；步骤2、硅片清洗后腐蚀减薄，在n
‑
区的下表面，采用磷离子注入，形成nFS层的掺杂；步骤3、采用干氧
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王彩琳，杨武华，罗琳，张如亮，张超，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：