區(qū)2的深度D2的范圍在5至40um;D2的選擇需要保證在制作門陰極結的工藝步驟過程中，ρ+短基區(qū)的雜質不會擴散到P基區(qū)2的表面邊界造成J3結的反向擊穿電壓降低。
[0026]所述的ρ+短基區(qū)摻雜濃度峰值為lel6至le20cm—3，p+短基區(qū)的深度DO范圍在1um至lOOum。由于ρ+短基區(qū)的摻雜濃度較高，會阻止η+發(fā)射極的電子擴散向陽極方向，因此ρ+短基區(qū)的邊界濃度和深度DO需要保證器件的導通特性不受破壞。
[0027]所述的ρ基區(qū)2可參考已有門極晶閘管方案，同時也要考慮到器件的導通特性不受破壞。
[0028]本發(fā)明還提供一種上述門陰極結構晶閘管的制備方法，該門極換流晶閘管包括一個以上的元胞，每個元胞進一步包括P+發(fā)射極(陽極)、η’緩沖區(qū)、η-襯底、ρ基區(qū)1、ρ基區(qū)2、ρ+短基區(qū)、η+發(fā)射極和陽極金屬電極、門極金屬電極、陰極金屬電極。所述ρ+發(fā)射極(陽極)、η’緩沖區(qū)、η-襯底、ρ基區(qū)1、ρ基區(qū)2、ρ+短基區(qū)、η+發(fā)射極依次排布。所述η+發(fā)射極和門極表面，采用傳統(tǒng)的溝槽工藝或摒棄挖槽工藝，使得門極金屬電極和陰極金屬電極處于硅片表面的同一平面;該制備方法包括以下步驟:
[0029]S1:準備η-襯底，根據(jù)GCT的耐受電壓選擇不同電阻率和厚度的η-襯底，襯底摻雜濃度范圍在5el2至IeHcnf3;
[0030]S2:對η-型襯底陰極表面進行鋁雜質的預沉積和擴散，制作并形成第一 ρ基區(qū)，；
[0031]S3:在襯底陰極表面進行ρ+短基區(qū)的制作，ρ+短基區(qū)采用外延生長并摻雜，或采用擴散的方法;如果采用擴散的方法，同S2步驟一起制作或在S2步驟之前;如果采用外延生長的方法，則在S2步驟之后制作;ρ+短基區(qū)峰值濃度lel6至le20cm—3，擴散深度或者生長厚度在1um?10um;
[0032]S4:采用外延生長第二ρ基區(qū)，第二ρ基區(qū)的摻雜濃度為lel5cm—3至lel8cm—3，深度D2的范圍在5至40um;
[0033]S5:n’緩沖區(qū)制作:η’緩沖區(qū)由陽極表面進行離子注入和擴散，摻雜濃度表面值在1615?5616，擴散深度20?4011111;
[0034]S6:采用選擇性預沉積磷和擴散的方式制作η+發(fā)射極，若S8中門極刻蝕采用挖槽工藝，則預沉積之后進行挖槽工藝，之后再擴散，否則，預沉積磷雜質之后直接進行擴散；
[0035]S7:采用擴散工藝制作ρ+發(fā)射極:
[0036]S8:采用金屬電極沉積和刻蝕制作門極接觸電極、陰極發(fā)射極電極和陽極發(fā)射極電極制作門極接觸電極采用不挖槽的工藝使門極金屬電極和陰極金屬電極處于高度相同的硅片表面;或采用挖槽的工藝使門極換流晶閘管門陰極形成溝槽形式；
[0037]S9:后續(xù)保護工藝，包括表面鈍化保護、臺面造型和邊緣保護，均按常規(guī)工藝制作。
[0038]本發(fā)明提出的門極換流晶閘管門陰極機構以及具有該結構的門極換流晶閘具有以下特點及有益效果:
[0039]1、本發(fā)明提出的門極換流晶閘管，由于增加了一層ρ基區(qū)，即低濃度摻雜的ρ基區(qū)2，可以保證J3結較大的反向擊穿電壓，進而提高外接反向電源的電壓，從而提高換流速度，增大GCT芯片的關斷能力。
[0040]2、本發(fā)明提出的門極換流晶閘管，ρ+短基區(qū)位于ρ基區(qū)I和ρ基區(qū)2之間，摻雜濃度較高，從而保證電流轉移的低阻通道。
[0041]3、本發(fā)明提出的門極換流晶閘管，陰極表面可以采用平面結構，省去挖槽工藝，簡化工藝步驟，提高器件的可靠性和成品率。
【附圖說明】
[0042]圖1為現(xiàn)有傳統(tǒng)GCT芯片單個元胞示意圖。
[0043]圖2為現(xiàn)有GCT芯片單個元胞導通、關斷示意。
[0044]圖3為現(xiàn)有GCT芯片陰極面結構示意圖和縱向剖面示意圖。
[0045]圖4為現(xiàn)有GCT芯片單個元胞導通電流分布示意圖。
[0046]圖5為現(xiàn)有GCT芯片單個元胞關斷過程中電流分布示意圖。
[0047]圖6為現(xiàn)有GCT芯片從陰極表面到陽極表面摻雜濃度分布示意圖。
[0048]圖7為現(xiàn)有GCT芯片單個元胞關斷過程中陰極電流向門極電流轉移示意圖。
[0049]圖8為具有本發(fā)明門陰極結構的GCT芯片單個元胞示意圖。
[0050]圖9為具有本發(fā)明門陰極結構的GCT芯片從陰極表面到陽極表面摻雜濃度分布示意圖。
[0051 ]圖10為具有本發(fā)明門陰極結構的GCT芯片單個元胞關斷過程中陰極電流向門極電流轉移示意圖。
[0052]圖11為具有本發(fā)明門陰極結構的GCT芯片工藝流程實施例例。
[0053]圖12為具有本發(fā)明門陰極結構的GCT芯片一種具體工藝流程實施例的單個元胞的制作過程SI的示意圖。
[0054]圖13為具有本發(fā)明門陰極結構的GCT芯片一種具體工藝流程示實施的單個元胞的制作過程S2的示意圖。
[0055]圖14為具有本發(fā)明門陰極結構的GCT芯片一種具體工藝流程示例的單個元胞的制作過程S3的示意圖。
[0056]圖15為具有本發(fā)明門陰極結構的GCT芯片一種具體工藝流程示例的單個元胞的制作過程S4的示意圖。
[0057]圖16為具有本發(fā)明門陰極結構的GCT芯片一種具體工藝流程示例的單個元胞的制作過程S5的示意圖。
[0058]圖17為具有本發(fā)明門陰極結構的GCT芯片一種具體工藝流程示例的單個元胞的制作過程S6的示意圖。
[0059]圖18為具有本發(fā)明門陰極結構的GCT芯片一種具體工藝流程示例的單個元胞的制作過程S9的示意圖。
[0060]圖19為具有本發(fā)明門陰極結構的GCT芯片一種具體工藝流程示例的單個元胞的制作過程S8的示意圖。
【具體實施方式】
[0061]本發(fā)明提出的一種新型門陰極結構的GCT芯片，下面結合附圖及實施例詳細說明:
[0062]為了克服GCT芯片的不足，既能夠使外接驅動電源Vgk較大，又能夠使得ρ+短基區(qū)形成電阻率足夠低的電流通道，本發(fā)明提出了具有雙P基區(qū)的門陰極結構的GCT，該GCT芯片，具體實施結構如圖8所示。該GCT芯片，包括一個以上的元胞，單個元胞結構從陰極面到陽極面包括:n+發(fā)射極(陰極)、P基區(qū)2、p+短基區(qū)、ρ基區(qū)l、n-襯底、η’緩沖區(qū)、ρ+發(fā)射極(陽極)以及陰極表面金屬電極、門極表面金屬電極、陽極表面金屬電極。
[0063]本發(fā)明提出的GCT芯片結構，單個元胞從η+發(fā)射極表面到ρ+發(fā)射極表面，摻雜濃度的縱向分布圖如圖9所示。91、92、93分別為J3結、J2結、Jl結，圖8的ρ基區(qū)2摻雜濃度分布對應于圖9所示的94，為硼或者鎵摻雜；圖8的ρ+短基區(qū)摻雜濃度分布對應于圖9中的95，為硼或者鎵摻雜；圖8的ρ基區(qū)I對應于圖9所示的96，為鋁摻雜。
[0064]圖9所示的97對應于ρ基區(qū)2的摻雜濃度表面值，范圍在lel5cm—3至lel8cm—3。實際工藝中為了使得91所指示的J3結具有較高的反向擊穿電壓，本實施例在圖中97所指示的ρ基區(qū)2表面濃度控制在lel7cm—3以下。由于本發(fā)明提出的結構中ρ+短基區(qū)在ρ基區(qū)2之下，所以P基區(qū)2采用lel5至lel6Cm—3的摻雜濃度表面值，使得J3結獲得30V以上反向擊穿電壓。圖中99所指示的ρ基區(qū)2的寬度D2范圍在5至40um。
[0065]圖9所示的98對應于ρ+短基區(qū)的最高濃度峰值，所述門極部分的ρ+短基區(qū)雜質峰值濃度為lel6至le20cm—3，p+短基區(qū)的深度DO對應于圖9所示的910，范圍在1um至lOOum。(由于不必考慮P+短基區(qū)對于J3結反向擊穿電壓的影響，可以盡可能得提高ρ+峰值濃度，使得其構成的電流通道電阻盡可能降低。由于P+短基區(qū)的摻雜濃度較高，會阻止η+發(fā)射極的電子擴散向陽極方向，因此P