[發明專利]反向阻斷二極晶閘管

有效

• 申請號: 200910062814.7
• 申請日: 2009-06-24
• 公開（公告）號: CN101931002A
• 公開（公告）日: 2010-12-29
• 發明（設計）人: 顏家圣;張橋;吳擁軍;楊成標;劉小俐
• 申請（專利權）人: 湖北臺基半導體股份有限公司
• 主分類號: H01L29/74
• 分類號: H01L29/74;H01L29/36;H01L21/332
• 代理公司: 襄樊嘉琛知識產權事務所 42217
• 代理人: 嚴崇姚

技術領域

本發明屬于功率半導體器件技術領域。特別是涉及一種適用于雷達調制器和激光脈沖等領域的反向阻斷二極晶閘管。

背景技術

二極晶閘管是一種兩端半導體開關，能夠在很短的時間內實現開關狀態轉換。二極晶閘管具有與晶閘管類似的四層PNPN結構即P1陽極發射區、N1長基區、P2短基區、N2陰極發射區四層結構，P1陽極發射區外為燒結歐姆接觸層和陽極鉬片，N2陰極發射區設有陰極表面金屬鍍層，晶閘管芯片臺面設有保護膠層。由于二極晶閘管的晶閘管芯片中心部位未設有濃度高于N2陰極發射區濃度、結深大于或等于N2陰極發射區結深的高濃度N區，即沒有形成高濃度陰極溝道，因而當將二極晶閘管用于雷達調制器和激光脈沖等領域時，存在正常工作峰值電流不夠大、di/dt不夠高、重復率不夠高、快速開關能力不夠強和可靠性不高的不足。

發明內容

本發明的目的就是針對上述不足之處而提供一種正常工作峰值電流大、di/dt高、重復率高、快速開關能力強和可靠性高，適用于雷達調制器和激光脈沖等領域的反向阻斷二極晶閘管。

本發明的技術解決方案是：一種反向阻斷二極晶閘管，包括管殼和封裝在該管殼內的晶閘管芯片，晶閘管芯片為P1陽極發射區、N1長基區、P2短基區、N2陰極發射區四層結構，P1陽極發射區外為燒結歐姆接觸層和陽極鉬片，N2陰極發射區設有陰極表面金屬鍍層，晶閘管芯片臺面設有保護膠層，其特征是：所述的晶閘管芯片N2陰極發射區設有特別陰極區，該區域及其下方的雜質濃度高于N2陰極發射區，并在N2陰極發射區和P2短基區的界面形成陰極溝道。

本發明技術解決方案中所述的特別陰極區位于晶閘管芯片中心。

本發明技術解決方案中所述的特別陰極區為刻蝕槽，在該刻蝕槽下方及周圍形成濃度高于N2陰極發射區濃度的高濃度N型區，且高濃度N型區伸入P2短基區，形成陰極溝道。

本發明技術解決方案中所述的N2陰極發射區是單窗口擴散形成的整塊式陰極發射區。

本發明技術解決方案中所述的N2陰極發射區是多窗口擴散形成的分塊式陰極發射區。

本發明技術解決方案中所述的高濃度特別陰極區是直接在晶閘管芯片中心部位進行選擇擴散形成的，該擴散也使N2陰極發射區的結深向P2短基區推進，形成陰極溝道。

本發明由于在晶閘管芯片中心部位設有濃度高于N2陰極發射區濃度、結深大于或等于N2陰極發射區結深的高濃度N型區，并在PN結界面形成陰極溝道，因而反向阻斷二極晶閘管在正向電壓大于導通抑制電壓時開通，產生高電流和低的正向壓降。這樣就產生了兩種不同層次的載流子擴展，確保晶閘管從中心區優先導通，具有高的di/dt特性和可靠性。在承受額定電壓上升率時，反向阻斷二極晶閘管不響應。觸發時，反向阻斷二極晶閘管峰值電壓一般超過額定阻斷電壓，且觸發電壓的dv/dt很高。此后，在高電壓下，觸發電流開始上升，電壓跌落導致器件開通。從開通過程考慮，在電壓跌落之后的電流是非有效的觸發電流。在電壓跌落之前的所有電流都被看作dv/dt的激發電流，從而使得反向阻斷二極晶閘管全面開通。在觸發期間，觸發電流由嚴格的dv/dt確定，且在達到峰值之前，觸發電壓上升率是線性的。本發明具有正常工作峰值電流大、di/dt高、重復率高、快速開關能力強和可靠性高的特點。本發明主要應用于雷達調制器和激光脈沖等領域。

附圖說明

圖1是本發明實施例1芯片剖面圖；

圖2是本發明實施例2芯片剖面圖；

圖3是本發明實施例3芯片剖面圖；

圖4是本發明一種典型應用電路圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。

實施例1如圖1所示。管殼、P1陽極發射區3、N1長基區4、P2短基區5、N2陰極發射區6、燒結歐姆接觸層2、陽極鉬片1、陰極表面金屬鍍層7和晶閘管芯片臺面膠層9與現有晶閘管相同。N2陰極發射區6是單窗口擴散形成的整塊式陰極發射區。不同的是在N2陰極發射區6的中心部位設有陰極刻蝕槽8，在該陰極刻蝕槽8下方及周圍形成濃度高于N2陰極發射區6濃度的高濃度N型區，且高濃度N型區伸入P2短基區5，形成陰極溝道10。本發明設計了陰極發射區中心區與周邊區域不同的雜質分布，在N型端區域形成深的中心N型區域和淺的周邊N型區域。

具體制作方法：