[發明專利]一種MOS控制晶閘管

有效

• 申請號: 201910629038.8
• 申請日: 2019-07-12
• 公開（公告）號: CN110379853B
• 公開（公告）日: 2020-11-27
• 發明（設計）人: 張波;周琪鈞;陳萬軍;劉超;肖紫嫣;譙彬
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01L29/74
• 分類號: H01L29/74;H01L29/06;H01L21/332
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 孫一峰

本發明屬于半導體技術領域，涉及一種MOS控制晶閘管。本發明引入P型半導體區2后產生的結構既保留了由P型基區3、N型源區1和P型源區10形成的MOS結構，同時引入了貫穿P型基區3和P型源區10的陰極短路結構；P型半導體區2的引入使得器件具備了常關特性而不會影響其電流能力。本發明的有益效果為，提出了應用于高壓高功率領域驅動簡單，導通電流快速均勻分布的常關型MOS控制晶閘管及其制造方法。

技術領域

本發明屬于半導體技術領域，涉及一種MOS控制晶閘管。

背景技術

功率半導體器件作為開關器件，可以應用于電力電子和功率脈沖領域。在脈沖功率領域要求開關器件具備極高的峰值電流能力和電流上升率(di/dt)。MOS控制晶閘管(MOSControlled Thyristor，簡稱MCT)由功率MOSFET和晶閘管組合成的復合器件，使之具有功率MOSFET的電壓控制驅動、輸入阻抗高、開關速度快等優點，同時又具有晶閘管無電流飽和特性和功率密度高等優點，非常適合適合應用在功率脈沖領域。

但是傳統的MCT是一種常開型器件，需要在柵極提供一個負電壓以維持其關斷狀態。這不僅增加了系統的復雜性，也降低了系統的可靠性。后來一種具備陰極短路結構的MOS觸發負阻二極管被提出，使器件具備常關特性，但是陰極短路區遠離柵控區域，使得器件導通時電流不能快速均勻分布。

發明內容

本發明提出了一種應用于脈沖功率領域，具有驅動簡單，導通電流快速均勻分布的常關型溝道MOS控制晶閘管。

本發明的技術方案，一種MOS控制晶閘管，包括自底向上依次層疊設置的陽極6、P型陽極區5、N型漂移區4；在N型漂移區4上層具有P型基區3，P型基區3上層具有N型源區1；在器件上表面一端具有柵氧化層9，柵氧化層9的下表面與N型漂移區4、P型基區3和N型源區1接觸，柵氧化層9上表面具有柵電極8；在與器件上表面另一端具有陰極7，陰極7下表面與N型源區1接觸；在柵電極8與陰極7之間的N型源區1上層還具有P型源區10，且P型源區10的上表面分別與柵氧化層9和陰極7接觸；其特征在于，沿器件縱向方向，在P型源區10位于柵氧化層9下表面的部分中，具有多個呈間斷分布的貫穿P型源區10并與P型基區3接觸的P型半導體區2，所述器件縱向方向為同時垂直于器件水平方向和垂直方向的第三維方向；多個凸出P型源區10下表面的P型半導體區2呈現鋸齒形狀，因此本發明將其稱為鋸齒形結構，相應的形成的溝道稱為鋸齒形溝道以便于描述。

本發明的主要方案，引入P型半導體區2后產生的鋸齒形結構既保留了由P型基區3、N型源區1和P型源區10形成的MOS結構，同時引入了貫穿P型基區3和P型源區10的陰極短路結構；P型半導體區2的引入使得器件具備了常關特性而不會影響其電流能力。

本方案所述的P半導體區2為注入的P型雜質與P型基區3和P型源區10連接后形成，可根據實際需要改變注入劑量、注入位置和P型半導體區數量，具有很大的靈活性。

本發明提供的MOS控制晶閘管，其MOS部分可設置為溝槽型柵或平面型柵。

本發明還提出MOS控制晶閘管的制造方法，包括以下步驟：

第一步：采用襯底硅片制作結終端，形成N型半導體漂移區4；

第二步：離子注入P型雜質，推結擴散形成P型基區3；

第三步：在襯底表面熱生長形成柵氧化層9并淀積多晶形成柵氧多晶8；

第四步：刻蝕襯底表面柵氧化層和多晶，并采用自對準工藝分別形成N型源區1和P型源區10；在P型源區10上制作連接P型基區3的鋸齒結構；

第五步：在器件上表面淀積BPSG絕緣介質層，刻蝕歐姆接觸孔；

第六步：在N型半導體源區1上表面淀積金屬，形成陰極金屬7；

第七步：淀積鈍化層；