垂直結(jié)構(gòu)的可控硅型部件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開(kāi)涉及一種垂直結(jié)構(gòu)的SCR型部件。
【背景技術(shù)】
[0002]可控硅(SCR)型部件是具有包括交替導(dǎo)電類型的至少四個(gè)半導(dǎo)體層和/或區(qū)域的堆疊的結(jié)構(gòu)的部件。這些部件例如是晶閘管、三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)元件、單向或雙向肖特基二極管。
[0003]圖1A和圖1B分別是晶閘管的剖視圖。圖1B是沿著圖1A的破折線B-B獲取的剖視圖。這些附圖示意性示出了晶閘管，該晶閘管包括具有分別為PNPN的、交替導(dǎo)電類型的四個(gè)半導(dǎo)體層和/或區(qū)域3、5、7和9的垂直堆疊。
[0004]在P型摻雜層7中形成重?fù)诫sN型區(qū)域9 (N+)。陰極金屬化結(jié)構(gòu)11覆蓋區(qū)域9。柵極金屬化結(jié)構(gòu)13覆蓋了層7的中心部分14。陽(yáng)極金屬化層15覆蓋了層3的下表面。金屬化結(jié)構(gòu)11、13和15分別形成了陰極電極K、柵極電極G和陽(yáng)極電極A。
[0005]區(qū)域9中斷在區(qū)域17中，其中陰極金屬化結(jié)構(gòu)11與層7接觸。區(qū)域17當(dāng)前稱作發(fā)射極短路或發(fā)射極短路開(kāi)孔。已知這些發(fā)射極短路17改進(jìn)了晶閘管的dV/dt行為，因此增大了由電壓峰值給晶閘管帶來(lái)的不合時(shí)宜導(dǎo)通的風(fēng)險(xiǎn)。
[0006]在圖2中，兩個(gè)曲線20和22分別示出了參照?qǐng)D1A和圖1B所述類型的晶閘管中導(dǎo)通電流Ict與保持電流I H的溫度相關(guān)性T。電流的數(shù)值示出為相對(duì)于在25°C下它們數(shù)值的歸一化數(shù)值。
[0007]曲線20和22示出了電流I#P I eT的數(shù)值隨著溫度T增大而減小。特別地，在一40°C下Ict的數(shù)值兩倍大于在25°C下的數(shù)值，并且在140°C下I eT的數(shù)值近似兩倍小于在25 °C下的數(shù)值。
[0008]除了 1#卩I CT之外，晶閘管的導(dǎo)通時(shí)dl/dt特性以及dV/dt導(dǎo)通特性也取決于工作溫度。
[0009]需要具有盡可能在部件的整個(gè)工作溫度范圍之上盡可能保持恒定特性的SCR型部件。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0010]因此，一個(gè)實(shí)施例提供了一種垂直結(jié)構(gòu)的可控硅型部件，其具有在第一導(dǎo)電類型的硅區(qū)域上形成的主上部電極，所述區(qū)域形成在第二導(dǎo)電類型的硅層中，其中所述區(qū)域在如下部位(area)中被中斷:其中所述層的材料與所述電極接觸的第一部位，以及由在所述層與所述電極之間延伸的電阻性多孔硅制成的第二部位。
[0011 ] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，第二部位的厚度大于區(qū)域的厚度。
[0012]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，多孔硅在25°C下的電阻率在從13至10 4Ω.cm的范圍內(nèi)。
[0013]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，第一部位和第二部位規(guī)則地分布在區(qū)域的表面之上。
[0014]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，第一部位的數(shù)目等于第二部位的數(shù)目。
[0015]以下結(jié)合附圖在對(duì)具體實(shí)施例的以下非限定性描述中詳細(xì)討論前述和其他特征以及優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1A和圖1B如之前所述分別是晶閘管示例的頂視圖和剖視圖，
[0017]圖2如前所述地示出了晶閘管中電流、和I H的溫度相關(guān)性，
[0018]圖3A和圖3B分別是晶閘管的一個(gè)實(shí)施例的頂視圖和剖視圖，
[0019]圖4示出了不同晶閘管中電流Ict的根據(jù)溫度的變化，
[0020]圖5A和圖5B是示出了制造多孔硅部位的方法的剖視圖。
[0021]為了簡(jiǎn)明，在各個(gè)附圖中采用相同附圖標(biāo)記標(biāo)識(shí)相同元件，并且此外照常在對(duì)電子部件的描述中，各個(gè)附圖并未按照比例繪制。
【具體實(shí)施方式】
[0022]圖3A和圖3B分別是晶閘管的一個(gè)實(shí)施例的頂視圖和簡(jiǎn)化剖視圖。圖3B是沿著圖3A的破折線B-B獲取的剖視圖。在圖3A和圖3B中，采用與圖1A和圖1B中相同附圖標(biāo)記標(biāo)識(shí)相同元件。
[0023]在圖1A和圖1B的晶閘管中，由P型摻雜硅的層7的材料形成發(fā)射極短路17。然而，在圖3A和圖3B所示晶閘管中，初始由P型摻雜硅制成的一些發(fā)射極短路17替換為由輕導(dǎo)電多孔硅形成的發(fā)射極短路，記做30。發(fā)射極短路30的多孔硅從陰極金屬化結(jié)構(gòu)11 一直延伸至層7，優(yōu)選地穿過(guò)區(qū)域9的整個(gè)厚度，并且可以部分地延伸在區(qū)域7中。特別地，發(fā)射極短路30的多孔硅是電阻性的，以使得電流在陰極金屬化結(jié)構(gòu)11和層7之間流過(guò)。作為示例，發(fā)射極短路30的多孔硅在25°C下的電阻率被選擇為在從13至10 4 Ω.cm的范圍內(nèi)。
[0024]在所述實(shí)施例中，具有相同數(shù)目的硅發(fā)射極短路17以及多孔硅發(fā)射極短路30。發(fā)射極短路17和30可以規(guī)則地設(shè)置在區(qū)域9的表面之上。例如，在從區(qū)域9的中心的每個(gè)給定距離處具有相同數(shù)目的硅發(fā)射極短路17和多孔硅發(fā)射極短路30。
[0025]作為示例，在實(shí)現(xiàn)諸如待由硅制成的晶閘管之類的集成功率部件的技術(shù)工藝中，不同層和/或區(qū)域的厚度將為:
[0026]—從5至20 μ m，例如10 μ m，對(duì)于區(qū)域9，
[0027]一從10至30 μ m，例如20 μ m，對(duì)于層3和7，以及
[0028]一從 50 至 100 μ m，例如 70 μ m，對(duì)于層 5。
[0029]摻雜濃度將例如是:
[0030]—在從114至1016原子/cm 3的范圍內(nèi)，對(duì)于輕摻雜N型層5 (N _)，
[0031]一處于102°原子/cm 3的量級(jí)，對(duì)于重?fù)诫sN型區(qū)域9 (N+)，以及
[0032]—在從5X117S 5X10 18原子/cm 3的范圍內(nèi)，對(duì)于P型摻雜區(qū)域3和7。
[0033]圖4示出了在不同晶閘管中電流IGT的溫度相關(guān)性。
[0034]曲線40示出了對(duì)于參照附圖1A和圖1B描述類型的晶閘管電流IGT根據(jù)溫度的變化。在包括硅發(fā)射極短路17的這種晶閘管中，如已經(jīng)參照?qǐng)D2所述，電流Ict隨著溫度增大而急劇減小。在所考慮的示例中，與在140°C下僅具有ImA的數(shù)值相比，電流1<^在0°〇下具有4.4mA的數(shù)值。
[0035]曲線42示出了在與對(duì)應(yīng)于曲線40的晶閘管具有相同尺寸和摻雜水平、但是包括多孔硅發(fā)射極短路30的晶閘管中電流。的溫度相關(guān)性。電流I eT在0°C下為2.3mA，以及在140°C下為1mA。
[0036]曲線44示出了與對(duì)應(yīng)于曲線的42晶閘管類似、但是已經(jīng)減小了區(qū)域9的厚度的晶閘管中電流1<^的溫度相關(guān)性。電流I eT在0°c下為3.3mA，以及在140°C下為2mA。
[0037]這些曲線示出:與發(fā)射極短路17相關(guān)聯(lián)的多孔硅發(fā)射極短路30在晶閘管工作溫度范圍期間提供了電流IeT的更穩(wěn)定數(shù)值。例如，在