專利名稱：具有分離點(diǎn)火階段的點(diǎn)火階段晶閘管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種點(diǎn)火階段晶閘管。
背景技術(shù)：
在晶閘管中存在一個(gè)這樣的問(wèn)題在反向阻斷時(shí)間(engl. reverse recoverytime)內(nèi)，如果在負(fù)極上出現(xiàn)了ー個(gè)相對(duì)于正極的正電勢(shì)，那么在流通方向上就會(huì)出現(xiàn)快速的電壓升高現(xiàn)象，這樣ー來(lái)，晶閘管就可能會(huì)損壞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，
本發(fā)明的任務(wù)在于提供ー個(gè)點(diǎn)火階段晶閘管，在反向阻斷時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)電壓快速升高的情況下，這種晶閘管能夠得到更好的保護(hù)。上述任務(wù)可通過(guò)ー種根據(jù)權(quán)利要求I的晶閘管來(lái)解決。本發(fā)明的設(shè)計(jì)方案和改進(jìn)方案是后面權(quán)利要求的對(duì)象。這種晶閘管具有一個(gè)半導(dǎo)體，在這個(gè)半導(dǎo)體中，在ー個(gè)垂直方向上從后到前分別設(shè)置了ー個(gè)P型雜質(zhì)的發(fā)射極，ー個(gè)η型雜質(zhì)的基底,ー個(gè)P型雜質(zhì)的基底和ー個(gè)η型雜質(zhì)的發(fā)射扱。另外，還設(shè)置了ー個(gè)具有至少ー個(gè)點(diǎn)火階段的點(diǎn)火階段結(jié)構(gòu)，其中，每個(gè)點(diǎn)火階段包含ー個(gè)與P型雜質(zhì)的發(fā)射極成一定間距的η型雜質(zhì)的點(diǎn)火階段發(fā)射極，這個(gè)所述的η型雜質(zhì)的發(fā)射極被嵌入在P型雜質(zhì)的基底中。一個(gè)電極，其前側(cè)連接著ー個(gè)點(diǎn)火階段發(fā)射扱，并與該發(fā)射極具有ー個(gè)第一接觸面，與此同吋，這個(gè)電極還與P型雜質(zhì)的基底相連，這個(gè)P型雜質(zhì)的基底位于另一點(diǎn)火階段發(fā)射極的與η型雜質(zhì)的發(fā)射極相對(duì)的ー側(cè)，后一點(diǎn)火階段發(fā)射極的前側(cè)位于ー個(gè)第二接觸面上。其中，無(wú)論是第二接觸面還是第一接觸面，都與其中之一的點(diǎn)火階段發(fā)射極成一定間距。在傳統(tǒng)的點(diǎn)火階段晶閘管中，相應(yīng)的第一和第二接觸面是相互緊挨著的，構(gòu)成了一個(gè)連續(xù)的平面，其中，位于P型雜質(zhì)基底與涉及到的η型雜質(zhì)的點(diǎn)火階段發(fā)射極的與η型雜質(zhì)的主發(fā)射極相対的一側(cè)之間的ρη-過(guò)渡區(qū)處在上述連續(xù)平面的前側(cè)，與之不同的是，在根據(jù)本發(fā)明所述的晶閘管中，在至少ー個(gè)η型雜質(zhì)的點(diǎn)火階段發(fā)射極中，第二接觸面與該η型雜質(zhì)的點(diǎn)火階段發(fā)射極是成一定間距的。另ー重要特點(diǎn)是在至少ー個(gè)η型雜質(zhì)的點(diǎn)火階段發(fā)射極中，接觸面位于該η型雜質(zhì)點(diǎn)火階段發(fā)射極和P型雜質(zhì)基底(這個(gè)基底位于η型雜質(zhì)點(diǎn)火階段發(fā)射極的與η型雜質(zhì)主發(fā)射極相対的ー側(cè))之間，并與之成一定間距。因此，存在這樣的可能性相對(duì)于傳統(tǒng)的晶閘管，P型雜質(zhì)基底的局部的凈-摻雜物-濃度會(huì)提高到涉及到的η型雜質(zhì)點(diǎn)火階段發(fā)射極的范圍內(nèi)，這會(huì)導(dǎo)致位于涉及到的η型雜質(zhì)點(diǎn)火階段發(fā)射極下部的，由P型雜質(zhì)基底、η型雜質(zhì)基底以及P型雜質(zhì)發(fā)射極構(gòu)成的ρηρ-晶體管的放大因子βρηρ的升高。在反向阻斷時(shí)間內(nèi)，所述的放大因子βρηρ的升高現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致涉及到的點(diǎn)火階段區(qū)域內(nèi)剰余等離子體濃度的升高。由此，在前進(jìn)方向上出現(xiàn)電壓波動(dòng)(時(shí)間導(dǎo)數(shù)超過(guò)規(guī)定的極限值)的情況下，在點(diǎn)火階段的區(qū)域內(nèi)，即可成功實(shí)現(xiàn)晶閘管的點(diǎn)火。與此同時(shí)，在涉及到的η型雜質(zhì)點(diǎn)火階段發(fā)射極的區(qū)域內(nèi)，P型雜質(zhì)基底的凈-摻雜物-濃度的提高，還會(huì)導(dǎo)致P型雜質(zhì)基底的電阻的局部減小。因此，為了在規(guī)定的電流條件下對(duì)將點(diǎn)火階段點(diǎn)火，必須根據(jù)半導(dǎo)體的材料在ー個(gè)方向上，在一個(gè)大約垂直的方向上，在P型雜質(zhì)基底的一個(gè)片段上設(shè)置ー個(gè)精確的最低電壓，例如O. 7V至O. 8V，上述片段位于涉及到的η型雜質(zhì)點(diǎn)火階段發(fā)射極和涉及到的電極的共同區(qū)域內(nèi)。在傳統(tǒng)的晶閘管中，在涉及到的η型雜質(zhì)點(diǎn)火階段發(fā)射極的區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)的凈-摻雜物-濃度的提高，會(huì)導(dǎo)致只有在更高的電流作用下，才會(huì)實(shí)現(xiàn)規(guī)定的最低電壓，這也是不被希望的，因?yàn)橛纱藭?huì)導(dǎo)致晶閘管的特性發(fā)生改變。 在本發(fā)明所述的晶閘管中，只要第二接觸面與相應(yīng)的η型雜質(zhì)的點(diǎn)火階段發(fā)射極成一定間距，那么，為實(shí)現(xiàn)規(guī)定最低電壓所需的P型雜質(zhì)基底的決定性的區(qū)域以及相應(yīng)的電阻數(shù)值都會(huì)變大，這樣一來(lái)，在涉及到的η型雜質(zhì)點(diǎn)火階段發(fā)射極的區(qū)域中出現(xiàn)的P型雜質(zhì)基底的凈-摻雜物-濃度的提高就能被平衡棹。


下面將通過(guò)附圖中的結(jié)構(gòu)示例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行闡述說(shuō)明。其中圖I是晶閘管的ー個(gè)縱斷面示意圖，該圖中，在η型雜質(zhì)的點(diǎn)火階段發(fā)射極的區(qū)域內(nèi)，P型雜質(zhì)基底的凈-摻雜物-濃度局部提高了 ；圖2是圖I所示晶閘管的一個(gè)放大剖面圖；圖3Α是位于第二點(diǎn)火階段區(qū)域內(nèi)的圖I和2所示晶閘管的ー個(gè)剖面圖，其中示出了三條相互垂直的軸線，沿軸線方向，半導(dǎo)體的凈-摻雜物濃度具有不同的曲線走向；圖3Β是凈-摻雜物濃度的一個(gè)曲線走向示例圖，沿圖3Α所示的軸線al ；圖3C是凈-摻雜物濃度的一個(gè)曲線走向示例圖，沿圖3A所示的軸線a2 ；圖3D是凈-摻雜物濃度的一個(gè)曲線走向示例圖，沿圖3A所示的軸線a3 ；圖4A是晶閘管的ー個(gè)剖面圖，與圖3A所示的晶閘管的區(qū)別在于n型雜質(zhì)點(diǎn)火階段發(fā)射極的厚度大于位于該點(diǎn)火階段發(fā)射極下方的與點(diǎn)火階段電極相連的P型雜質(zhì)基底的最小厚度；圖4B是凈-摻雜物濃度的一個(gè)曲線走向示例圖，沿圖4A所示的軸線a4 ；圖5是晶閘管的ー個(gè)縱斷面示意圖，其中，在第一點(diǎn)火階段的η型雜質(zhì)的點(diǎn)火階段發(fā)射極的區(qū)域內(nèi)，P型雜質(zhì)基底的凈-摻雜物濃度局部提高了 ；圖6是晶閘管的一個(gè)縱斷面不意圖，該圖具有圖2所不的晶閘管結(jié)構(gòu)，另外，還具有多個(gè)分離結(jié)構(gòu)，通過(guò)這些分離結(jié)構(gòu)可將P型雜質(zhì)基底的各個(gè)片段相互之間完全斷電，或者至少部分?jǐn)嚯姡粓D7是圖6所示的帶有多個(gè)分離結(jié)構(gòu)的晶閘管片段的ー個(gè)水平剖面圖，所述的分離結(jié)構(gòu)被設(shè)計(jì)成閉環(huán)式結(jié)構(gòu)，位于ー個(gè)垂直于垂直方向的斷面E內(nèi)；圖8是圖6所示的帶有多個(gè)分離結(jié)構(gòu)的晶閘管片段的ー個(gè)水平剖面圖，其中，每個(gè)分離結(jié)構(gòu)都包含大量的用于η型雜質(zhì)基底的接頭，這些接頭沿環(huán)形結(jié)構(gòu)排布，相互之間存在一定距離，位于ー個(gè)垂直于垂直方向的斷面內(nèi)。如果沒(méi)有其它規(guī)定，圖中的相同附圖標(biāo)記代表著相同或同意義的元件，這些元件具有相同或同意義的功能。為了更好地進(jìn)行識(shí)別，所示的晶閘管和晶閘管片段并沒(méi)有按照比例尺進(jìn)行繪制。
具體實(shí)施例方式圖I示出了晶閘管100的ー個(gè)縱斷面示意圖。這個(gè)晶閘管包含一個(gè)半導(dǎo)體I,半導(dǎo)體具有ー個(gè)非常平整的圓柱體形狀，其底面垂直于ー個(gè)垂直方向V。與圖示不同的是，半導(dǎo)體也可具備ー個(gè)其它的、與圓柱形不同的任意形狀。在后面，任何垂直于垂直方向V的方向，都會(huì)被標(biāo)記為水平方向，例如，在圖I中示出了ー個(gè)水平方向r。半導(dǎo)體主體I采用硅或碳化硅半導(dǎo)體材料制成，對(duì)混雜半導(dǎo)體區(qū)域P和η導(dǎo)電，該 區(qū)域確定晶閘管100的導(dǎo)電性能。晶閘管100和/或半導(dǎo)體主體I可旋轉(zhuǎn)對(duì)稱地根據(jù)ー垂直運(yùn)行的A-A'軸自選構(gòu)成，這時(shí)A-A'軸的位置數(shù)原則上可任意選擇。比如，可相同于半導(dǎo)體主體I晶體結(jié)構(gòu)在同一 A-A'軸呈現(xiàn)的位置數(shù)。晶閘管為非対稱阻塞，包括半導(dǎo)體主體I，其排列如下垂直V從背面14到對(duì)面13有一 P混雜的發(fā)射極8, η混雜的基極7, P混雜的基極6和η混雜的發(fā)射極5按先后排列。垂直方向V可垂直向背面14移動(dòng)。半導(dǎo)體主體I的端面13帶有ー結(jié)構(gòu)化的金屬層4和分段40，41，42，43，44。第40段有導(dǎo)電性能，與η混雜發(fā)射極5連接，為晶閘管100的陰電扱。背面14帶有ー金屬層9，與P混雜發(fā)射極8導(dǎo)電連接，為晶閘管100的陽(yáng)電極。該η混雜發(fā)射極5通過(guò)柱形，與η混雜發(fā)射極互補(bǔ)的陰極短路69滲透，陰極短路將P混雜基極4與陰電極4導(dǎo)電連接。晶閘管100分段垂直向V方向伸展和η混雜發(fā)射極5相等的幅度，以下稱為主陰極區(qū)域ΗΚ。主陰極區(qū)域HK根據(jù)圖解I為圓柱形并圍繞一點(diǎn)燃區(qū)域ΖΒ，點(diǎn)燃區(qū)域ZB呈現(xiàn)ー點(diǎn)火區(qū)域ΖΑΒ。在點(diǎn)火區(qū)域ZAB中可專門(mén)觸發(fā)晶閘管點(diǎn)燃。為此，點(diǎn)火區(qū)域可呈現(xiàn)一光敏感區(qū)域，以使晶閘管通過(guò)光線照射完成點(diǎn)燃(LTT = Light Triggered Thyristor光觸發(fā)晶閘管)。晶閘管可另行或補(bǔ)充性呈現(xiàn)端面13的所謂門(mén)戶電極GateelektiOde (未作表述)，門(mén)戶電極用作通電點(diǎn)燃晶閘管。此外，點(diǎn)燃區(qū)域ZB還包括單級(jí)或多級(jí)的點(diǎn)燃級(jí)別AG(AG =磁通門(mén))。晶閘管100的中央段101包括點(diǎn)火區(qū)域ZAB和點(diǎn)燃級(jí)別AG，參見(jiàn)圖解2放大。比如中央段101可包括四個(gè)側(cè)面先后排列的點(diǎn)燃級(jí)別AG1，AG2，AG3和AG4。四個(gè)點(diǎn)燃級(jí)別相應(yīng)呈現(xiàn)一較強(qiáng)的η混雜點(diǎn)燃級(jí)別發(fā)射極51，52，53和54。每個(gè)點(diǎn)燃級(jí)別發(fā)射極均與41，42，43和44分段中的ー個(gè)導(dǎo)電連接，同時(shí)通過(guò)點(diǎn)火區(qū)域ZAB背面的發(fā)射極與P混雜基極6的一段導(dǎo)電連接。這時(shí)，41，42，43，44中的每段均在朝向點(diǎn)火區(qū)域ZAB的一面超出發(fā)射極51，52，53或54。分段41，42，43，44以下稱作點(diǎn)燃級(jí)別電極41，42，43和44。晶閘管100在點(diǎn)火區(qū)域ZAB中點(diǎn)燃后，從此開(kāi)始以側(cè)面方向按時(shí)間先后首先點(diǎn)燃級(jí)別AG1，之后AG2，接著AG3，最后是AG4，直到晶閘管100在主陰極區(qū)域HK最終點(diǎn)燃。這時(shí)，點(diǎn)燃級(jí)別AG1，AG2，AG3和AG4的可燃性從點(diǎn)火區(qū)域ZAB起到主陰極區(qū)域HK可能逐漸下降。最初介紹的放大因數(shù)β ρηρ為ρηρ晶體管的因數(shù)，該晶體管在點(diǎn)燃級(jí)別排列，來(lái)自P混雜基極6，η混雜基極7以及P混雜發(fā)射極8。放大因數(shù)β ρηρ的増大通過(guò)圖解2的第ニ個(gè)點(diǎn)燃級(jí)別AG2加以說(shuō)明。與第二個(gè)點(diǎn)燃級(jí)別AG2的η混雜點(diǎn)燃級(jí)別發(fā)射極52下邊的垂直方向V不同，圖解2以符號(hào)表述了 ρηρ晶體管Τ2的排列，由P混雜發(fā)射極8的分段，η混雜基極7分段和P混雜基極6的第一段61組成。在P混雜基極6的第一段61中，其添加料凈濃度區(qū)域性増大，就是說(shuō)大于P混雜基極6的凈濃度，混雜基極6朝點(diǎn)火區(qū)域ZAB方向與61段和P混雜基極6的64段接通。其凈濃度也大于P混雜基極6，混雜基極6朝η混雜發(fā)射極5方向與61段和P混雜基極6的62段接通。62第二段的添加料凈濃度可能比64第四段較大，較小或相同。61第一段區(qū)域性増大的添加料凈濃度導(dǎo)致晶體管Τ2的放大因數(shù)β ρηρ増大，使得點(diǎn)燃級(jí)別AG2區(qū)域中載流等離子的濃度在阻斷延遲期間増大。高于其它點(diǎn)燃級(jí)別AG1，AG3和AG4的載流等離子濃度使得第二個(gè)點(diǎn)燃級(jí)別AG2針對(duì)性點(diǎn)燃成為可能，如果在阻斷延遲期間出現(xiàn)向前的電壓脈沖，且時(shí)間性漏電超出極限值的話。不過(guò)，P混雜基極6的薄膜電阻RS由于其添加料凈濃度超過(guò)64和62分段而呈現(xiàn)61第一段中的區(qū)域最小值。薄膜電阻RS由P混雜基極6在旁側(cè)方向r的某個(gè)切點(diǎn)顯示，應(yīng)理解為相應(yīng)切點(diǎn)的特定電阻與P混雜基極6表層厚度的比例系數(shù)。表層厚度從垂直方向V
獲得。普通點(diǎn)燃級(jí)別如果結(jié)構(gòu)與AG1，AG3和AG4相同，而各點(diǎn)燃級(jí)別發(fā)射極51，53和54中采用與61段相同，P混雜基極6的薄膜電阻減小，而又不做其它改變，那么點(diǎn)燃級(jí)別AGl，AG3和AG4點(diǎn)燃所需的電流會(huì)強(qiáng)于沒(méi)有相應(yīng)分段和薄膜電阻減小情況下。其原因在于，點(diǎn)燃級(jí)別AG1，AG3和AG4點(diǎn)燃所需的電壓為0，7V到0，8V，通過(guò)p混雜基極6的電壓下降達(dá)到，該分段位于點(diǎn)燃級(jí)別AGl，AG3和AG4的點(diǎn)燃級(jí)別電極41，43和44下邊。為了補(bǔ)充由61第一段引發(fā)的P混雜基極6的薄膜電阻RS減小幅度，需要將第二級(jí)AG2的點(diǎn)燃電極42和P混雜基極6相接的地方朝η混雜主發(fā)射極5方向與點(diǎn)燃發(fā)射極52進(jìn)行分離。由此點(diǎn)燃發(fā)射極52和點(diǎn)燃電極42下邊的P混雜基極6分段加大。由此對(duì)于點(diǎn)燃級(jí)AG2電壓下降起關(guān)鍵作用的電阻也増大。根據(jù)晶閘管100的圖解2，第二個(gè)點(diǎn)燃級(jí)AG2的點(diǎn)燃電極在端面13與AG2的點(diǎn)燃電極42接通，由此產(chǎn)生首個(gè)接觸面421。如圖所示，接觸面421只能于點(diǎn)燃級(jí)發(fā)射極52接觸，而不是P混雜基極6，需要與端面13終止的ρη接合521和P混雜基極6進(jìn)行分離。本項(xiàng)發(fā)明意義上的接觸面是指整個(gè)接觸面，通過(guò)該接觸面某點(diǎn)燃電極(這里是42)與相應(yīng)點(diǎn)燃發(fā)射極52以及P混雜基極6完成接通。分段觸發(fā)電極42進(jìn)ー步與第二個(gè)接觸面422解觸，P型基極6與N型發(fā)射結(jié)5導(dǎo)通，也就是觸發(fā)區(qū)域ZAB (見(jiàn)圖1/FIG1)分段觸發(fā)發(fā)射結(jié)52與上一面13斷開(kāi)的一面。同時(shí)第二個(gè)接觸面422無(wú)論是與第一個(gè)接觸面421，還是與分段觸發(fā)發(fā)射極52之間都是間隔開(kāi)的。在第一個(gè)接觸面421和第二個(gè)接觸面422之間的一段上，分段觸發(fā)電極42與上一面13之間是間隔開(kāi)的。這里有一個(gè)可選電介質(zhì)18，它處于第一個(gè)接觸面421和第二個(gè)接觸面422之間的側(cè)方向r以及上一面13和分段觸發(fā)電極42之間的垂直方向V的位置，并在上一面13的位置使用。電介質(zhì)18本身是固體物質(zhì)，如氧化硅或氮化硅。可能的選項(xiàng)，第二個(gè)接觸面422與P型基極6的第三段63上的p型基極接觸，這里的填充料濃度凈值相對(duì)于P型基極6的第五段65更高，它在N型E發(fā)射結(jié)5的方向上與第三段63向連接。在這樣ー個(gè)第三段63升高的填充料作用是提高分段觸發(fā)電極42到P型基極6的電子連接。
這進(jìn)ー步涉及到對(duì)于第二個(gè)觸發(fā)階段AG2觸發(fā)敏感性具有影響的電阻設(shè)置，這是分別在分段觸發(fā)發(fā)射結(jié)52和分段觸發(fā)電極42上都存在的P型基極6，也包含可選項(xiàng)的第二段62的電阻。它位于分段觸發(fā)發(fā)射結(jié)52和第二個(gè)接觸面422之間的側(cè)方向r，p型基極6的電阻因此而就地升高，P型基極6的厚度在此也就降低，和/或者P型基極6在此的填充濃度凈值降低。在圖2中描繪的晶閘管100，一方面在62這一段區(qū)域P型基極6的厚度降低了。此外，與相鄰的N型基極7相比，N型基極7的一段71在上一面13的方向上本身也延長(zhǎng)了。而且在第二段62完全或者至少在某一段之內(nèi)部分如此，分段觸發(fā)電極42與上一面13是間隔開(kāi)的。第二段62填充料濃度凈值與第一段61填充料濃度凈值相比進(jìn)ー步降低了，包含可選項(xiàng)與第四段64的填充料濃度凈值相比也降低。此外，如果存在這樣ー個(gè)第三段63，那么第二段62填充料濃度凈值與第三段63填充料濃度凈值相比也降低了。通常情況下，作為可選項(xiàng)，第二段62填充料濃度凈值相對(duì)于第五段65填充料濃度凈值也可以減少。圖3A說(shuō)明了在圖I和圖2中描述的晶閘管100的第二個(gè)觸發(fā)區(qū)域AG2上面的一段。此外，還描述了三根(虛擬)軸al、a2和a3，它們分別是通過(guò)半導(dǎo)體延著與縱坐標(biāo)垂直的方向V的走向，而且它們分別和上一面13距離不等地間隔開(kāi)來(lái)。圖示3B、3C和3D分別描述了沿著這三根軸al、a2和a3的填充料濃度凈值的走向。在坐標(biāo)系上，正向顯示的是P型區(qū)的填充料濃度凈值，負(fù)向顯示的是N型區(qū)的填充料濃度凈值描繪。根據(jù)圖3A的排列，在這期間，第二段62的厚度要大于第二觸發(fā)階段AG2上分段觸發(fā)E發(fā)射結(jié)52的厚度，否則在相同的排列下按照?qǐng)D4A的描述，它要小于第二觸發(fā)階段AG2上分段觸發(fā)E發(fā)射結(jié)52的厚度。圖4B顯示了填充料濃度凈值沿著類似于圖3B、3C和3D中所示的在圖4A中顯示的軸a4的走向。在圖3B、3C、3D和4B、中所顯示的走向明顯說(shuō)明，填充料濃度凈值可以證明至少有兩個(gè)相互最大間隔開(kāi)來(lái)的E1、E2和E2'，它們中至少有ー個(gè)(E2，E2')位于第一段61區(qū)域，而另ー個(gè)(El)則位于作為可選項(xiàng)的第三段63區(qū)域。作為ー個(gè)例子，作為ー個(gè)按照?qǐng)DI至3A所示的晶閘管100的可選替代晶閘管，圖5顯示了晶閘管100的一段，其中同樣包含了四個(gè)觸發(fā)階段AG1、AG2、AG3和AG4，其中根據(jù)圖I至3A，對(duì)ー個(gè)觸發(fā)段的結(jié)構(gòu)說(shuō)明，并不像在圖示中所顯示的如第二觸發(fā)階段AG2，而是如第一觸發(fā)階段AGl的例子那樣可實(shí)現(xiàn)。分段觸發(fā)電極，第一個(gè)觸發(fā)段AGl上的第一個(gè)接觸面和第二個(gè)接觸面，與通過(guò)相應(yīng)圖示41、411和412所顯示的是對(duì)應(yīng)的。一般來(lái)說(shuō)，一種構(gòu)造正如之前在圖2、圖3A和圖4A例證第二觸發(fā)階段第AG2，以及在圖5中根據(jù)第一觸發(fā)階段AGl所進(jìn)行的說(shuō)明，作為補(bǔ)充或者可替代選項(xiàng)的其他一個(gè)觸發(fā)區(qū)域如AG1、AG3、AG4，或者也可以是任意ー個(gè)其他觸發(fā)區(qū)域，如果證明晶閘管有多于四個(gè)觸發(fā)段的。此外，這樣的一種觸發(fā)段構(gòu)造可以精確地設(shè)計(jì)為在ー個(gè)、多個(gè)或者全部觸發(fā)段上。在僅就精確地設(shè)計(jì)這樣一種構(gòu)造的一個(gè)觸發(fā)段的情況下，它尤其可能涉及到的是晶閘管100的第一個(gè)(AGl)或第二(AG2)，或第三(AG3)或第四(AG4)觸發(fā)段，其中，這個(gè)計(jì)數(shù)是從觸發(fā)區(qū)域ZAB(圖I)最先設(shè)定的觸發(fā)段AGl開(kāi)始的，并沿著N型主要發(fā)射結(jié)5遞增。在由多個(gè)相應(yīng)構(gòu)造觸發(fā)段組成的情況下，那么它首先特別涉及到的是觸發(fā)區(qū)域ZAB在晶閘管100上所有觸發(fā)段AG1、AG2、AG3、AG4中最先設(shè)定的兩個(gè)(AGl和AG2)。、
圖6顯示了通過(guò)晶閘管的垂直部分，其構(gòu)造與根據(jù)圖2設(shè)計(jì)的晶閘管構(gòu)造是對(duì)應(yīng)的。因此，圖6中所顯示的晶閘管說(shuō)明了多個(gè)去耦結(jié)構(gòu)72、73、74、75、76，它們的作用在干，P型基極6的各段完全，或者至少是部分地相互之間去電耦合。如圖6所示。去耦結(jié)構(gòu)72、73、74、75、76，它們中的每ー個(gè)都是由ー個(gè)或多個(gè)N型基極7的段組成的，其中，N型基極7滲透到P型基極6中，并延伸至半導(dǎo)體I的上一面13。通過(guò)這樣ー種去耦結(jié)構(gòu)72、73、74、75、76，p型基極6的各段之間就能夠去除電耦合。比如，去藕結(jié)構(gòu)72就會(huì)導(dǎo)致P型基極的兩段641和642之間去除耦合，它們共同構(gòu)成了第64段。去耦結(jié)構(gòu)73又使64和61段之間去除耦合。去藕結(jié)構(gòu)74、75和76則分別去除了P型基極65段上的分段651、652、653和654兩兩相鄰的耦合651/652、652/653、653/654。在這種情況下，每ー個(gè)去耦結(jié)構(gòu)72、73、74、75、76都能夠是相互獨(dú)立的設(shè)置，從結(jié)構(gòu)上看每ー個(gè)去藕結(jié)構(gòu)相對(duì)于其他去藕結(jié)構(gòu)72、73、74、75，都可以形成ー個(gè)封閉的環(huán)形，它沿著中央軸A-A'行迸，并通過(guò)P型基極6與其分界的鄰近段落相互間隔開(kāi)來(lái)，P型基極6 將每個(gè)封閉環(huán)形去除耦合。圖7顯示了這個(gè)例子，對(duì)于縱坐標(biāo)方向V垂直剖面E的ー個(gè)水平段上的描述。此外，每個(gè)在圖6上所示的去耦結(jié)構(gòu)72、73、74、75、76都是獨(dú)立的，與其他解耦結(jié)構(gòu)72、73、74、75、76中的某個(gè)構(gòu)成相獨(dú)立，包含了由多個(gè)N型基極7組成的柱狀擴(kuò)展，其中每ー個(gè)都延伸到半導(dǎo)體I的上一面13，并沿著ー個(gè)封閉的環(huán)形擴(kuò)展，并由此依序排列成一個(gè)相互間隔的同軸柱狀套筒。在這樣ー個(gè)封閉的環(huán)形中，它可能是，例如，圍繞著ー個(gè)中央軸A-A'的同軸圓柱套環(huán)。封閉環(huán)可能會(huì)延伸，例如圍繞著觸發(fā)區(qū)域ZAB。圖8說(shuō)明了這個(gè)例子，對(duì)與縱坐標(biāo)方向V垂直剖面E的ー個(gè)水平段上的描述。這樣，去藕結(jié)構(gòu)72就包含了很多個(gè)等距的相互間隔的擴(kuò)展721 ;去藕結(jié)構(gòu)73就包含了很多個(gè)等距的相互間隔的擴(kuò)展731 ；去藕結(jié)構(gòu)74就包含了很多個(gè)等距的相互間隔的擴(kuò)展741 ;去藕結(jié)構(gòu)75就包含了很多個(gè)等距的相互間隔的擴(kuò)展751 ;去藕結(jié)構(gòu)76就包含了很多個(gè)等距的相互間隔的擴(kuò)展761。731、741,751和761的擴(kuò)展，N型基極7的一個(gè)組成部分，并且每一個(gè)都在N型基極7和半導(dǎo)體I的上一面13之間產(chǎn)生ー個(gè)持續(xù)的連接。根據(jù)圖8所構(gòu)成的去藕結(jié)構(gòu)72、73、74、75、76，這些p型基極6的去耦合段還是通過(guò)P型基極6剰余段相互連接的。因此，在這種狀態(tài)下去耦合相對(duì)于ー個(gè)通過(guò)封閉的環(huán)形所組成的去耦合72、73、74、75、76在程度上要顯得不夠強(qiáng)勢(shì)，如它們?cè)趫D7所示。一般而言，通過(guò)封閉環(huán)形組成的去耦結(jié)構(gòu)72、73、74、75、76，正如它們?cè)趫D7所顯示，是由多個(gè)柱狀擴(kuò)展721、731、741、751、761構(gòu)成的去耦結(jié)構(gòu)72、73、74、75或76，如圖8所示，在ー個(gè)晶閘管內(nèi)也可以任意相互組合使用。通常情況下，每個(gè)去耦結(jié)構(gòu)72、73、74、75、76，與晶閘管100上所有觸發(fā)階段AG1、AG2、AG3、AG4的N型發(fā)射結(jié)51、52、53、54，以及N型發(fā)射結(jié)5都是間隔開(kāi)來(lái)的?？深A(yù)見(jiàn)的是，去耦結(jié)構(gòu)72、73、74、75、76，本身可以在觸發(fā)區(qū)域ZB出現(xiàn)。例如去耦結(jié)構(gòu)72、73、74、75、76可能在下列位置出現(xiàn)在晶閘管100上的所有觸發(fā)段AGl、AG2、AG3、AG4中與N型發(fā)射結(jié)5斷開(kāi)的最內(nèi)層(AGl)正如去耦合結(jié)構(gòu)72。在晶閘管100上的所有觸發(fā)段AGl、AG2、AG3、AG4中的最近設(shè)置段(AGl)與N型發(fā)射結(jié)5斷開(kāi)面的第一個(gè)接觸面421和第一個(gè)接觸面421之間正如去耦合結(jié)構(gòu)73。
在第二個(gè)接觸面422和所有觸發(fā)段AGl、AG2、AG3、AG4中在N型發(fā)射結(jié)5方向最近設(shè)置段(AG3)之間，正如去耦合結(jié)構(gòu)74。在每個(gè)相鄰間隔的觸發(fā)段AG1/AG2、AG2/AG3、AG3/AG4之間，正如去耦合結(jié)構(gòu)75。
在N型發(fā)射結(jié)5和N型發(fā)射結(jié)5在晶閘管100上所有觸發(fā)段AG1、AG2、AG3、AG4中最近設(shè)置段(AG4)之間，正如去耦合結(jié)構(gòu)76。
權(quán)利要求
1.晶閘管及一個(gè)半導(dǎo)體(I)，其中縱向(V)從背面(14)到與其(14)相對(duì)的正面(13)，按序疊放一個(gè)P型雜質(zhì)射極(8), 一個(gè)n型雜質(zhì)(7), 一個(gè)p型雜質(zhì)基極(6)和一個(gè)n型雜質(zhì)射極(5)，并表現(xiàn)出以下特征 點(diǎn)火結(jié)構(gòu)(AG)至少含有一個(gè)點(diǎn)火階段(AG1，AG2，AG3，AG4)，其各被一個(gè)n型雜質(zhì)射極(5)隔開(kāi)，被一個(gè)n型點(diǎn)火階段射極(51，52，53，54)包裹，而其被置于一個(gè)p型雜質(zhì)基極(6)內(nèi)； 一個(gè)電極(42)與正面(13)的點(diǎn)火階段射極(52，53，54)中的(52)相接，且此連接為第一個(gè)接觸面(421)，該電極使在轉(zhuǎn)向n型雜質(zhì)射極(5)面上的p型雜質(zhì)基極(6)和在正面(13)的點(diǎn)火階段射極中的射極(52)在第二接觸面(422)相接，第二個(gè)接觸面(422)既與第一接觸面(421)又與點(diǎn)火階段射極中的射極(52)相隔。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的晶閘管，其特征在于，在第一接觸面(421)和在正面(13)的第二接觸面(422)之間加上絕緣體(18)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的晶閘管，其特征在于，在電極(42)和正面(13)之間，至少是逐步安置絕緣體(18)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的晶閘管，其特征在于，p型雜質(zhì)基極(6)通過(guò)本地最大值指明層電阻(RS)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的晶閘管，其特征在于，本地最大值處于第一接觸面(421)和n型雜質(zhì)基極(7)之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的晶閘管，其特征在于，本地最大值處絕緣體(18)和n型雜質(zhì)基極(7)之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至6中任一項(xiàng)所述的晶閘管，其特征在于，p型雜質(zhì)基極(6)通過(guò)第一分段(61)，第二分段￠2)和第三分段￠3)指明整個(gè)段(60)，同時(shí) 第一分段￠1)和第三分段￠3)的凈摻雜物濃度(p+)高于第二分段(62)； 第二分段(62)與第一分段(61)和第三分段(63)相連； 點(diǎn)火階段射極(51，52，53，54)中的(52)和第一分段(61)建立起一個(gè)pn_過(guò)渡區(qū)(521)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的晶閘管，其特征在于，點(diǎn)火階段射極(51，52，53，54)中的射極(52)應(yīng)置于第一分段(61)之中。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的晶閘管，其特征在于，第二接觸面(422)與第三分段(63)相接。
10.根據(jù)權(quán)利要求I至9中任一項(xiàng)所述的晶閘管，其特征在于，凈摻雜物濃度順著縱向(V)至少兩輛相隔的垂直軸(al，a2，a3，a4)給出幾個(gè)本地最大值(El，E2，E21)，其上導(dǎo)線類型為“P”。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的晶閘管，其特征在于，幾個(gè)本地最大值(EL)中的一個(gè)處于第二接觸面(422)和n型雜質(zhì)基極(7)之間。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的晶閘管，其特征在于，沿在垂直方向(V)垂直軸(a3，a4)在n型雜質(zhì)基底(7)的至少2個(gè)(E1，E2)的距離(71)之間所進(jìn)行了安排。
13.根據(jù)權(quán)利要求I至12中任一項(xiàng)所述的晶閘管，其特征在于，從p型雜質(zhì)基底(6)間隔的第一次接觸面(421)被間隔。
14.根據(jù)權(quán)利要求I至13中任一項(xiàng)所述的晶閘管，其特征在于，第一次接觸面(421)和第二次接觸面(422)之間應(yīng)該有能夠過(guò)之前的第13頁(yè)所提到的相對(duì)距離，讓它們形成一個(gè)封閉的環(huán)，并讓電極(42)與任何地方都不要有接觸。
15.根據(jù)權(quán)利要求I至14中任一項(xiàng)所述的晶閘管，其特征在于，在點(diǎn)火觸發(fā)范圍(ZAB)有提示，點(diǎn)火等級(jí)結(jié)構(gòu)(AG)在點(diǎn)火觸發(fā)范圍(ZAB)和n型雜質(zhì)發(fā)射極(5)之間作了安排。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的晶閘管，其特征在于，其中一個(gè)點(diǎn)火階段(AGl)，在當(dāng)中的一個(gè)一個(gè)點(diǎn)火階段(AGl),它是點(diǎn)火觸發(fā)范圍(ZAB)的下一個(gè)點(diǎn)火階段。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的晶閘管，其特征在于，其中所說(shuō)的點(diǎn)火階段(AG2)是一個(gè)點(diǎn)火階段，它是在最近的點(diǎn)火接觸范圍(ZAB)的下一個(gè)點(diǎn)火階段(AGl)。
18.晶閘管根據(jù)上述所提的解耦結(jié)構(gòu)(72，73，74，75，76)中的一個(gè)，它通過(guò)至少n型雜質(zhì)基底(7)形成的，在p型雜質(zhì)基底(6)應(yīng)該通過(guò)前面所提的第13頁(yè)滲透與聯(lián)系。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的晶閘管，其特征在于，解耦結(jié)構(gòu)(72，73，74，75，76)當(dāng)中每一個(gè)都按封閉環(huán)形成，在P型雜質(zhì)基底的相鄰的兩個(gè)部分(641/642 ；642/61 ；651/652 ；652/653 ；653/654)做接界，以及通過(guò)相鄰部分(641/642，642/61，651/652，652/653，653/654)相互間分隔。
20.晶閘管根據(jù)上述第18條或者19條解耦結(jié)構(gòu)(72，73，74，75，76)的要求，n型雜質(zhì)基底(7)圍繞了多個(gè)柱形隆起，從這些中每個(gè)繼續(xù)向前面第13頁(yè)(13)延伸.封閉的環(huán)的順沿被相隔，彼此間也做了安排。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的晶閘管，其特征在于，點(diǎn)火觸發(fā)區(qū)(ZAB)表明圍繞封閉的環(huán)進(jìn)行了安排。
22.根據(jù)權(quán)利要求18至21所述的晶閘管，其特征在于，在這個(gè)當(dāng)中晶閘管(100)的每個(gè)解耦結(jié)構(gòu)(72，73，74，75，76)從n型雜質(zhì)發(fā)射極(51，52，53，54)晶閘管(100)的很多個(gè)點(diǎn)火階段(AGl，AG2，AG3，AG4)，如同從n型雜質(zhì)發(fā)射極(5)被極成一定的間隔。
23.晶閘管根據(jù)上述從第18條到22條的要求加之每個(gè)解耦結(jié)構(gòu)(72)，晶閘管(100)的最內(nèi)層(AGl)所有的點(diǎn)火階段(AG1，AG2，AG3，AG4)在n型雜質(zhì)發(fā)射極(5)上的側(cè)面被處置。
24.根據(jù)權(quán)利要求18至21所述的晶閘管，其特征在于，加之每個(gè)解耦結(jié)構(gòu)(73)，在第一接觸面(421)間，在n型雜質(zhì)發(fā)射極(5)的側(cè)面上，接在旁邊就是晶閘管(100)的所有點(diǎn)火階段(AG1，AG2，AG3，AG4)和第一接觸面(421)被進(jìn)行安排。
25.根據(jù)權(quán)利要求18至24所述的晶閘管，其特征在于，加之每個(gè)解耦結(jié)構(gòu)(74)，在第二接觸面(422)和接下去的(AG3)的所有點(diǎn)火階段(AG1，AG2，AG3，AG4)的n型雜質(zhì)發(fā)射極(5)的方向被進(jìn)行安排。
26.根據(jù)權(quán)利要求18至25所述的晶閘管，其特征在于，加之每個(gè)解耦結(jié)構(gòu)(75)，它們?cè)趦蓚€(gè)相鄰的點(diǎn)火階段(AG1/AG2，AG2/AG3，AG3/AG4)之間進(jìn)行了安排。
27.根據(jù)權(quán)利要求18至26所述的晶閘管，其特征在于，加之每個(gè)解耦結(jié)構(gòu)(76)，在n型雜質(zhì)發(fā)射極(5)和相鄰(AG 4)晶閘管(100)的所有的所有點(diǎn)火階段(AG1，AG2，AG3，AG4)的n型雜質(zhì)發(fā)射極(5)之間進(jìn)行了安排。
28.根據(jù)權(quán)利要求I至27所述的晶閘管，其特征在于，這個(gè)晶閘管是作為能夠以光學(xué)點(diǎn)火的晶閘管所設(shè)計(jì)的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種晶閘管，其包括一個(gè)半導(dǎo)體本體(1)，其排列如下沿垂直方向(v)從背面(14)到前端面(13)有一p混雜發(fā)射極(8)、一n混雜基極(7)、一p混雜基極(6)和一n混雜發(fā)射極(5)按先后排列。進(jìn)一步地，還提供一個(gè)包括至少一個(gè)點(diǎn)燃級(jí)別(AG1，AG2，AG3，AG4)的一個(gè)點(diǎn)燃級(jí)別結(jié)構(gòu)(AG)，每個(gè)點(diǎn)燃級(jí)別包括一個(gè)n混雜點(diǎn)燃級(jí)別發(fā)射極(51，52，53，54)，這些發(fā)射極嵌在p混雜基極(6)上并從n混雜發(fā)射極(5)中分離出來(lái)。一個(gè)點(diǎn)燃級(jí)別電極(42)與點(diǎn)燃級(jí)別發(fā)射極(51，52，53，54)中的一個(gè)(52)在前端面(13)上相接觸，并且具有一個(gè)與后者相接觸的第一接觸面(421)。在第二接觸面(422)上點(diǎn)燃級(jí)別電極(42)與朝向n混雜發(fā)射極(5)的前端面(13)上的點(diǎn)燃級(jí)別發(fā)射極(52)一邊的p混雜基極(6)相接觸。第二個(gè)接觸面(422)既與第一接觸面(421)又與一個(gè)點(diǎn)燃級(jí)別發(fā)射極(52)相隔開(kāi)。
文檔編號(hào)H01L29/74GK102668088SQ201080044032
公開(kāi)日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2010年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月30日
發(fā)明者烏韋·凱爾納-沃爾德華森, 埃斯瓦爾-庫(kù)馬爾·丘考盧里, 迪特·西爾柏 申請(qǐng)人:英飛凌科技雙極有限責(zé)任合伙公司