專利名稱：柵控截止硅可控整流器的制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及半導體電子設備的領域，是以陽極側有阻斷層且電子可透過陽極側發(fā)射的柵控地截止硅可控整流器的制造方法為基礎的。
歐洲專利0621640A1介紹過這種方法及其制造出來的柵控截止硅可控整流器(GTO)。電子可透過的陽極側發(fā)射極是指構制得使整個電流相當大的一部分可作為電子流離開元件的陽極金屬化層的陽極側發(fā)射極層。這個電子流以總電流的百分比表示，叫做發(fā)射極滲透度。陽極側發(fā)射極，當其滲透度為50％或以上時在技術上非常重要。一般類型的滲透性發(fā)射極是通過例如選取1.2微米厚的薄膜和縱深擴散1018厘米-3濃度的雜質制取的。另外的一些滲度性陽極側發(fā)射極在歐洲專利文獻EP0651445A2和EP0700095A2中有介紹。
由于具阻斷層和滲透性陽極側發(fā)射極的GTO性能良好，因而總希望陽極側發(fā)射極的滲透性越來越高，即更薄、摻雜濃度不太大。然而，陽極側發(fā)射極如果越來越薄而且摻雜濃度越小，則在使陽極電極與陽極側發(fā)射極金屬接觸時，在技術上會遇到很大的困難。鋁淀積到半導體上時，硅溶解掉，冷卻時再次凝聚。這就是說，陽極側發(fā)射極深受金屬化過程的影響。以后的燒結工序，這在其它的GTO為了減小接觸電阻通常都要這樣做的，實際上是不可能的了。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種在陽極金屬化層形成工序中不會產(chǎn)生上述問題的制造陽極側有阻斷層、陽極側發(fā)射極可讓電子通過的柵控截止硅可控整流器的新方法。
上述目的，在本說明書開端所述的那種方法的情況下，是通過下列工序達到的第一道工序制取厚大于0.5微米小于5微米、摻雜濃度大于1017厘米-3小于5×1018厘米-3的陽極側發(fā)射極；第二道工序通過局部調整載流子的壽命來調整陽極側發(fā)射極的注入效率。
因此，本發(fā)明的核心是先對制備好可進行處理的陽極側發(fā)射極進行縱深擴散處理，在第二道工序才能借助于載流子壽命的調整降低縱深擴散處理的效率。載流子壽命的調整是用特別是質子或氦原子核照射陽極側發(fā)射極進行的。起初制取的陽極側發(fā)射極，其厚度最好在0.5微米至5微米的范圍，摻雜濃度最好在1017厘米-3與5×1018厘米-3之間。
在另一個實施例中，陽極側發(fā)射極是以1010厘米-2與1012厘米-2的輻射劑量照射的。
本發(fā)明方法的好處在于，滲透性發(fā)射極的方法分成兩部分，因而杜絕了金屬化工序中的上述問題。第一道工序制取的發(fā)射極可毫無困難地進行金屬化處理。接著，可以在第二道工序中將滲透性調節(jié)到所要求的高滲透值。
結合附圖參看下面的詳細說明可以更好地更全面地理解本發(fā)明的用途及其附帶的許多優(yōu)點。附圖中

圖1示出了滲透性陽極側發(fā)射可用本發(fā)明的方法制取的GTO的細節(jié)。
附圖中使用的編號及其意義如下1.柵控截止硅可控整流器，GTO2.陽極側發(fā)射極3.阻斷層4.n型基極5.P型基極6.控制極部位7.陰極側發(fā)射極8.控制極金屬化層9.陽極金屬化層10.陽極金屬化層現(xiàn)在參看附圖。附圖中相同的編號表示相同或相應的部分。圖1示出了柵控截止硅可控整流器或GTO的剖面細節(jié)。畫上單線陰影線的部位表示金屬化層。摻N型雜質的部位畫上實線/虛線交替的陰影線。摻P型雜質的部位畫上兩平行線陰影線。陰影線越密，相應部位的雜質摻量就越高。GTO1由一系列雜質類型不同的半導體摻雜層組成2表示最好是摻P型雜質的陽極側發(fā)射極，接著是摻n型雜質的阻斷層3和摻雜量更小的摻n型雜質的n型基極4，5表示P型基極，與其毗連的摻雜量較高的摻P型雜質的控制極部位6，最后，7表示陰極側發(fā)射極或陰極端。陰極側發(fā)射極7可設計成高架突出的，如圖中所示，也可設計成縱深擴散式的。
上面剛談到的是一般GTO的結構。至于這種結構的功能及/或其制造方法，在本說明書開端所述的現(xiàn)有技術中都有充分說明，因而這里無需具體說明。本發(fā)明最重要的一點是陽極側發(fā)射極2的制造方法。就反應速度極快、損耗極小的GTO而論，在阻斷層3方面總希望能有一個滲透性盡可能高的發(fā)射極2。就是說，所述發(fā)射極應該盡可能薄而且摻雜量極低。但如本說明書開端所述的那樣，這樣會在金屬化層10敷設到發(fā)射極2上時帶來許多問題。
本發(fā)明制造滲透性發(fā)射極的方法即解決了這些問題在第一道工序制取厚度比所要求的小、摻雜量比所要求的高的滲透性發(fā)射極2，再在第二道工序通過調整載流子的壽命達到所要求的滲透性。在此情況下，載流子壽命的調整最好通過照射質子或氦原子核進行。
陽極側發(fā)射極2可例如按下列能再現(xiàn)的條件進行首先，通過在1000℃至1050℃溫度下注入硼離子10至15小時對陽極側發(fā)射極進行縱深擴散處理。得出的摻雜斷面的最高摻雜濃度約為5×1017厘米-3，滲透深度在1微米至3微米的范圍。在如此膜層的情況下，仍然可以對接著敷到陽極的金屬化層10進行燒結。陽極側發(fā)射極所要求的弱效能，即高滲透性，可以在第二道工序中通過在敷上金屬化層10之前調整載流子的壽命實現(xiàn)。為達到此目的，最好用質子或氦照射，達到大于上述陽極化發(fā)射極的滲透深度但小于阻斷層3的滲透深度的深度(例如50微米)。輻射劑量以1010至1012粒子每平方厘米的范圍為宜。
因此，本發(fā)明的兩步制造法使陽極側發(fā)射極，盡管滲管性高，仍然可以毫無困難地進行金屬化。這樣，得出的GTO可以進一步在導通狀態(tài)的損耗和開關特性方面加以最優(yōu)化而不致危害其它所要求的性能。
顯然，根據(jù)上述教導是可以對本發(fā)明進行種種修改和更改的。因此應該理解的是，在不脫離所附權利要求書范圍的前提下是可以按本說明書所具體說明的以外的方式實施本發(fā)明的。
權利要求
1.一種陽極側個有阻斷層(3)且具滲透性陽極側發(fā)射極(2)的柵控截止硅可控整流器(1)的制造方法，其中第一道工序制取厚大于0.5微米小于5微米、摻雜濃度大于1017厘米-3小于5×1018厘米-3的陽極側發(fā)射極(2)，第二道工序通過局部調整載流子的壽命來調整陽極側發(fā)射極(2)的注入效率。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，載流子壽命的調整是用質子或氦原子核照射陽極側發(fā)射極(2)進行的。
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，陽極側發(fā)射極(2)用1010厘米-2與1012厘米-2之間的輻射劑量照射。
全文摘要
一種兩步法制造GTO(1)中高滲透性陽極側發(fā)射極(2)的方法。第一道工序是對陽極側發(fā)射極(2)進行縱深擴散處理,陽極側發(fā)射極(2)的厚度大于0.5微米,摻雜濃度大于10
文檔編號H01L29/08GK1185039SQ9712535
公開日1998年6月17日 申請日期1997年12月2日 優(yōu)先權日1996年12月2日
發(fā)明者N·加爾斯特爾, S·克拉卡, A·維伯爾 申請人:亞瑞亞·勃朗勃威力有限公司