[發(fā)明專利]相控晶閘管

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201580040569.3
• 申請日: 2015-07-31
• 公開（公告）號: CN107078154B
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: M.貝利尼;J.沃貝克伊
• 申請（專利權(quán)）人: ABB電網(wǎng)瑞士股份公司
• 主分類號: H01L29/08
• 分類號: H01L29/08;H01L29/74
• 代理公司: 北京市漢坤律師事務(wù)所 11602
• 代理人: 王菲;張濤

公開晶閘管，特別是相控晶閘管，其包括：a）半導(dǎo)體片，特別是半導(dǎo)體晶圓或管芯，其中形成晶閘管結(jié)構(gòu)，b）在半導(dǎo)體片的陰極側(cè)表面上的陰極區(qū)上形成的陰極金屬化，c）在半導(dǎo)體片的陰極側(cè)表面上的柵極區(qū)上形成的柵極金屬化，d）布置在陰極區(qū)中的點(diǎn)P_i處的多個(gè)N個(gè)離散發(fā)射極短路，所述點(diǎn)具有點(diǎn)位置x_i，其中，e）點(diǎn)P_i，該點(diǎn)定義Delaunay三角剖分，其包括多個(gè)三角形T_j，其中，其中f）對于三角形T_l的第一子集，其中，g）其中每個(gè)三角形T_l由具有值q_T,l的幾何量表征，其中，所述幾何量具有均值μ，以及i）值q_T,l（其中）的變異系數(shù)小于0.1，優(yōu)選地小于0.05，和/或ii）幾何量q_T,l（其中）的偏斜的絕對值小于5，優(yōu)選地小于1，和/或iii）幾何量q_T,l（其中）的峰度小于20，優(yōu)選地小于10，和/或iv）對于三角形T_m（其中）的第二子集，針對其的相應(yīng)幾何量q_T,m（其中）與均值偏離超過預(yù)定量，特別超過30%，1）量q_T,m（其中）的標(biāo)準(zhǔn)偏差與幾何量q_T,l（其中）的均方值的商小于1，優(yōu)選地小于0.1，和/或2）第二子集中三角形的數(shù)量與第一子集中三角形的數(shù)量的商小于1.0×10^?2，優(yōu)選地小于0.5×10^?3。還公開用于制造這種晶閘管的方法。

技術(shù)領(lǐng)域

根據(jù)獨(dú)立專利權(quán)利要求，本發(fā)明涉及晶閘管，特別是相控晶閘管，其具有主柵極結(jié)構(gòu)以及布置在晶閘管的陰極側(cè)上的多個(gè)離散發(fā)射極短路，并且涉及用于制造這種晶閘管的方法。

背景技術(shù)

晶閘管(有時(shí)也稱為硅控整流器(SCR))是開關(guān)設(shè)備，其能夠在正向方向上(即在通過導(dǎo)通電壓而正向偏置時(shí)和在向柵極端子供應(yīng)正的柵極電流時(shí))導(dǎo)通。晶閘管然后被認(rèn)為處于正向傳導(dǎo)態(tài)或?qū)☉B(tài)，其中電流可在正向方向上從陽極流到陰極。另一方面，晶閘管也能夠處于正向阻斷態(tài)，也稱為關(guān)斷態(tài)，意味著可以阻斷在正向方向上的高的正電壓。在與正向方向相反的反向方向上，晶閘管無法導(dǎo)通。晶閘管可能是：反向阻斷，這意味著它能夠在反向方向上阻斷與在正向阻斷方向上至少近似相同的電壓；或不對稱的，這意味著它在反向方向上實(shí)際上沒有阻斷能力。因?yàn)橄嗫貞?yīng)用通常要求反向阻斷能力，相控晶閘管(PCT)典型地是反向阻斷的。

在下文中，相控晶閘管(PCT)的一些基本原理和后續(xù)在說明書和專利權(quán)利要求書通篇中使用的術(shù)語和詞語的定義將關(guān)于圖1-圖4給出。

圖1示意示出簡單的晶閘管100的橫截面。晶閘管包括半導(dǎo)體片，特別是半導(dǎo)體晶圓(wafer)或管芯，其中通過同樣對本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員已知的方法形成了晶閘管結(jié)構(gòu)，其包括四層不同摻雜的半導(dǎo)體材料，這些材料具有交替?zhèn)鲗?dǎo)類型，即npnp層堆棧結(jié)構(gòu)。按照從晶閘管100的陰極側(cè)102到陽極側(cè)104的順序，晶閘管結(jié)構(gòu)首先包括(n+)摻雜陰極發(fā)射極層106。然后，接著是p摻雜基極層108和(n-)摻雜基極層110。最后，在陽極側(cè)104處布置p摻雜陽極層112。(n+)摻雜陰極發(fā)射極層106通過在半導(dǎo)體片的陰極側(cè)表面上形成的陰極金屬化114而電接觸來鄰接所述陰極發(fā)射極層106。p摻雜陽極層112通過在半導(dǎo)體片的陽極側(cè)表面上形成的陽極金屬化116而電接觸來鄰接所述p陽極層112。p摻雜基極層108通過在半導(dǎo)體片的陰極側(cè)表面上形成的柵極金屬化118而電接觸來鄰接所述p摻雜基極層108。

陰極側(cè)表面與陰極金屬化114之間的接觸區(qū)將稱為陰極區(qū)；陰極側(cè)表面上在p摻雜基極層108與柵極金屬化118之間的接觸區(qū)將稱為柵極區(qū)。