[发明专利]晶闸管及其制备方法

说明书

本发明提供一种晶闸管包括第一导电类型的衬底，形成在衬底上的第二导电类型的埋层，形成在埋层的上表面的第二导电类型的外延层，形成在外延层的上表面的第一导电类型的第一注入区，位于第一注入区内的第二导电类型的第二注入区，自衬底的下表面间隔延伸至衬底内的第一导电类型的多个第三注入区，位于第一注入区与所述第二注入区之间的交界处的氧化层，自第一注入区的上表面延伸至第一注入区开设位于氧化层的外侧的沟槽，沟槽内填充有第一导电类型的多晶硅层，位于第一注入区及所述多晶硅层的上表面的门极金属层。本发明还提供一种晶闸管的制备方法，降低了晶闸管的正向压降和导通损耗，提高了晶闸管的工作效率和可靠性。

技术领域

本发明涉及半导体器件的设计制造领域，尤其涉及一种晶闸管及其制备方法。

背景技术

晶闸管是一种包含PNPN四层或更多半导体层的三端可控开关器件，其三端分别为阳极、阴极和门极，通过控制门极，可以使晶闸管由截止状态转变为导通状态，也可以由导通状态转变为截止状态。它可以用很小的电流就控制很大的电流，从而使半导体器件从弱电扩展到强电领域。因此晶闸管被广泛的应用于可控整流、交流调压、无触点电子开关、逆变及变频等电子电路中，是典型的小电流控制大电流的设备。

随着电力电子技术领域的发展，晶闸管的技术指标要求有：正向压降、反向击穿电压和关断损耗，目前采用传统结构和工艺的晶闸管往往只具有高的反向击穿电压，而在关断时间较长，关断过程的损耗大，导致了整个电路系统功耗的增加，甚至无法在高频下正常工作。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种降低正向压降、降低关断损耗和提高工作效率的晶闸管，来解决上述存在的技术问题，一方面，本发明采用以下技术方案来实现。

一种晶闸管，其包括：

第一导电类型的衬底；

形成在所述衬底上的第二导电类型的埋层；

形成在所述埋层的上表面的第二导电类型的外延层；

形成在所述外延层的上表面的第一导电类型的第一注入区；

位于所述第一注入区内的第二导电类型的第二注入区；

自所述衬底的下表面间隔延伸至所述衬底的第一导电类型的多个第三注入区；

位于所述第一注入区与所述第二注入区之间的交界处的氧化层，自所述第一注入区的上表面延伸至所述第一注入区开设位于所述氧化层的外侧的沟槽，所述沟槽内填充有第一导电类型的多晶硅层；

位于所述第一注入区及所述多晶硅层的上表面的门极金属层。

本发明通过提供一种晶闸管的有益效果为：在所述衬底上形成埋层，在所述埋层的上表面形成外延层，所述埋层与所述外延层之间形成高低结，降低了所述晶闸管的导通电阻，所述埋层可以作为缓冲层，使所述外延层的厚度小于传统晶闸管的外延层的厚度，从而降低了所述晶闸管的正向压降。所述多晶硅层位于所述第一注入区及所述门极金属层之间，减小了所述门极金属层与所述第一注入区的接触电阻，当在所述门极金属层上加入电压时，电流通过所述多晶硅层直接进入所述第一注入区内进行传导，使所述晶闸管的响应速度加快，降低了导通损耗，提高了所述晶闸管的导通速率，所述多晶硅层与所述门极金属层接触具有易控制的制备工艺的特点，提高了所述晶闸管的制备工艺的稳定性，也增强了所述晶闸管的参数稳定性。位于所述第一注入区与所述第二注入区之间的交界处形成氧化层，所述氧化层用于隔离所述多晶硅层与所述第二注入区，防止了异常电压从所述晶闸管的表面击穿损坏，提高了所述晶闸管的工作性能和可靠性。

另一方面，本发明还提供一种晶闸管的制备方法，其包括以下工艺步骤：

S401：提供一个第一导电类型的衬底，在所述衬底上形成第二导电类型的埋层；

S402：在所述埋层的上表面形成第二导电类型的外延层；