專利名稱：高壓晶閘管的生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及晶閘管的生產(chǎn)工藝，具體為一種高壓晶閘管的生產(chǎn)工藝。
背景技術(shù)：
晶閘管是一個(gè)具有三個(gè)PN結(jié)的PNPN四層三端器件(如圖1所示)。A是晶閘管的陽極，K是晶閘管的陰極，G是晶閘管的控制極。現(xiàn)有的晶閘管生產(chǎn)工藝是在N型硅片上，從兩側(cè)一次性擴(kuò)散硼鋁或鎵鋁，形成P1區(qū)和P2區(qū)，然后在P2區(qū)一側(cè)氧化、光刻得到所要求的SiO2層掩膜，而另一側(cè)全部由SiO2層保護(hù)，其后，再在高溫下進(jìn)行高濃度的N2區(qū)擴(kuò)散，從而構(gòu)成P1-N1-P2-N2四層結(jié)構(gòu)。現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝由于是一次性進(jìn)行擴(kuò)散硼鋁或鎵鋁，考慮到通態(tài)峰值電壓的因素，硼和鎵的濃度不能很低，這樣形成的PN結(jié)前沿濃度相對(duì)較高，在施加電壓時(shí)PN結(jié)電場(chǎng)強(qiáng)度較大，使晶閘管的斷態(tài)重復(fù)峰值電壓難以做的很高。以現(xiàn)有工藝生產(chǎn)的晶閘管斷態(tài)重復(fù)峰值電壓很難達(dá)到4200以上，且在4200V時(shí)等級(jí)合格率很低，可以說4200V是現(xiàn)有工藝生產(chǎn)的晶閘管的最高電壓。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決現(xiàn)有工藝生產(chǎn)的晶閘管電壓(斷態(tài)重復(fù)峰值電壓)相對(duì)低且不易增高的問題，提供一種高壓晶閘管的生產(chǎn)工藝。
本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的高壓晶閘管的生產(chǎn)工藝，包含N型半導(dǎo)體表面雜質(zhì)擴(kuò)散，以形成P型層，第一次先在N型硅片上進(jìn)行擴(kuò)鋁，由于鋁的固溶度較低，擴(kuò)散時(shí)在表面雜質(zhì)總量相對(duì)較少，則進(jìn)入硅片內(nèi)的雜質(zhì)也就相對(duì)較少，這樣在兩側(cè)形成分布比較平緩的P型層，擴(kuò)散后鋁的表面毫伏數(shù)30-40mV(1mA下測(cè)試，以下相同)，結(jié)深110～120um；然后，再在兩面進(jìn)行第二次擴(kuò)散硼，而硼的固溶度較高，擴(kuò)散時(shí)在表面雜質(zhì)總量相對(duì)較高，則進(jìn)入硅片內(nèi)的雜質(zhì)就相對(duì)較多，在兩側(cè)形成分布較陡的P+區(qū)，擴(kuò)硼后達(dá)到如下參數(shù)硼的表面毫伏數(shù)4-6mV，擴(kuò)硼后的總結(jié)深120～130um。本發(fā)明所述生產(chǎn)工藝的特點(diǎn)是降低了PN結(jié)的前沿濃度，在施加電壓時(shí)，空間電荷區(qū)在P型區(qū)的展寬加寬，最終降低了PN結(jié)的內(nèi)部電場(chǎng)強(qiáng)度、表面電場(chǎng)強(qiáng)度，從而使晶閘管的斷態(tài)重復(fù)峰值電壓提高，達(dá)到提高電壓的目的。另外，利用本發(fā)明所述的生產(chǎn)工藝也有利于降低晶閘管的通態(tài)峰值電壓。
以本發(fā)明所述生產(chǎn)工藝制造的晶閘管斷態(tài)重復(fù)峰值電壓很容易達(dá)到5000V以上，并且通態(tài)峰值電壓低。目前國內(nèi)對(duì)高壓晶閘管(5000V以上)市場(chǎng)需求量大，本發(fā)明所述工藝可帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。


圖1為晶閘管結(jié)構(gòu)示意圖；具體實(shí)施方式
高壓晶閘管的生產(chǎn)工藝，包含在N型半導(dǎo)體表面進(jìn)行雜質(zhì)擴(kuò)散，以形成P型層，第一次先在N型硅片上進(jìn)行擴(kuò)鋁，擴(kuò)散后鋁的表面毫伏數(shù)30mV(或35mV、40mV)，結(jié)深110um(或115um、120um)；然后，再在兩面進(jìn)行第二次擴(kuò)散硼，擴(kuò)硼后達(dá)到如下參數(shù)硼的表面毫伏數(shù)4mV(或5mV、6mV)，擴(kuò)硼后的總結(jié)深120um(或125um、130um)。
以該工藝生產(chǎn)的晶閘管的斷態(tài)重復(fù)峰值電壓最高能夠達(dá)到6500V。
所述的擴(kuò)散鋁或擴(kuò)散硼的工藝是公知的，按照公知的擴(kuò)散工藝即可完成第一、第二次擴(kuò)散。
權(quán)利要求
1.一種高壓晶閘管的生產(chǎn)工藝，包含在N型半導(dǎo)體表面進(jìn)行雜質(zhì)擴(kuò)散，以形成P型層，其特征為第一次先在N型硅片上進(jìn)行擴(kuò)鋁，擴(kuò)散后鋁的表面毫伏數(shù)30-40mV，結(jié)深110～120um；然后，再在兩面進(jìn)行第二次擴(kuò)散硼，擴(kuò)硼后達(dá)到如下參數(shù)硼的表面毫伏數(shù)4-6mV，擴(kuò)硼后的總結(jié)深120～130um。
全文摘要
本發(fā)明涉及晶閘管的生產(chǎn)工藝，具體為一種高壓晶閘管的生產(chǎn)工藝。包含在N型半導(dǎo)體表面進(jìn)行雜質(zhì)擴(kuò)散，以形成P型層，第一次先在N型硅片上進(jìn)行擴(kuò)鋁，擴(kuò)散后鋁的表面毫伏數(shù)30－40mV，結(jié)深110～120um；然后，再在兩面進(jìn)行第二次擴(kuò)散硼，擴(kuò)硼后達(dá)到如下參數(shù)硼的表面毫伏數(shù)4－6mV，擴(kuò)硼后的總結(jié)深120～130um。通過該工藝相對(duì)降低了PN結(jié)的前沿濃度，使PN結(jié)在施加電壓時(shí)，空間電荷區(qū)在P型區(qū)的展寬加寬，最終降低了PN結(jié)的內(nèi)部電場(chǎng)強(qiáng)度、表面電場(chǎng)強(qiáng)度，從而使晶閘管的斷態(tài)重復(fù)峰值電壓提高，達(dá)到提高電壓的目的。該生產(chǎn)工藝制造的晶閘管斷態(tài)重復(fù)峰值電壓很容易達(dá)到5000V以上，并且通態(tài)峰值電壓低。
文檔編號(hào)H01L21/332GK1599043SQ200410012508
公開日2005年3月23日 申請(qǐng)日期2004年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月3日
發(fā)明者王富珍, 張紅衛(wèi), 陶崇波, 范曉飛 申請(qǐng)人:中國北車集團(tuán)永濟(jì)電機(jī)廠