一种非对称穿通结构台面晶闸管的制作方法

本实用新型涉及一种晶闸管，具体地，涉及一种非对称穿通结构台面晶闸管。

背景技术：

晶闸管是晶体闸流管的简称，又可称做可控硅整流器。晶闸管的通态电流一般是指在环境温度为40度和规定的冷却条件下，器件在电阻性负载的单相工频正弦半波，导通角不小于170度的电路中，当稳定的额定结温时所允许的最大通态电流。在使用中，其工作电流不能超过通态电流，否则，晶闸管将不能可靠工作。从晶闸管的设计来看，要提高晶闸管的通态电流，必须提高晶闸管的源区面积。

一般而言，台面结构晶闸管都采用对称穿通结构，制造工艺过程中，晶闸管表面做场氧化，再通过双面光刻的方法，在单晶片的正面和背面对称的刻上穿通区域，湿法腐蚀去除该区域的氧化层，然后在穿通区域进行硼预淀积，接下来，通过高温长时间的穿通再扩散，使正背面的穿通区域相连。在芯片尺寸确定的情况下，正面穿通区域所占区域越小，源区面积就越大，承载的电流越大。对于常规台面晶闸管而言，正面穿通区域一般为40-60微米宽度区域，对于芯片尺寸只有0.8*0.8毫米的小功率晶闸管而言，该区域占了总面积的百分之二十五左右，台面槽部分再占去百分之二十五左右，源区面积只剩下不到百分之五十左右，造成晶闸管的导通电流能力极低，饱和压降极高，使用中温度上升极快，失效率非常高。

有鉴于现有技术的上述缺陷，需要一种新型的非对称穿通结构的台面晶闸管。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种新型的非对称穿通结构台面晶闸管，以克服现有技术的上述缺陷，该非对称穿通结构台面晶闸管能够有效减少正面穿通区域面积，有效增加源区面积，降低晶闸管的饱和压降，降低晶闸管的温度上升率，提高晶闸管的工作可靠性。

上述目的通过如下技术方案实现：

一种非对称穿通结构台面晶闸管，所述台面晶闸管包括基区和源区，所述基区从下至上依次包括有背面基区、长基区和正面基区，所述基区和正面基区的一部分区域上表面形成有钝化层，正面基区的另一部分区域上表面形成有源区，在长基区的正面和背面形成穿通区域，且所述穿通区域位于钝化层的侧边，所述穿通区域包括正面穿通区域和背面穿通区域，所述正面穿通区域的上表面宽度大于背面穿通区域的下表面宽度。

进一步地，所述正面穿通区域的宽度为15-20微米；背面穿通区域的宽度为60-80微米。

进一步地，所述正面穿通区域和背面穿通区域连通交汇处的宽度为80~200微米。

进一步地，所述钝化层的台面槽深为50~80微米。

进一步地，所述源区上表面的面积为500*500μm²。

本实用新型的有益效果：

本实用新型的正面穿通区域宽度缩小为15-20微米，背面穿通区域宽度增加为60-80微米，形成非对称结构；正面穿通区域与其它其余的尺寸不变，这样多余出来的部分用来制作源区，源区面积得以提高，约提高百分之四十，从而有效的提高了晶闸管的通态电流，降低了晶闸管的饱和压降，器件在使用中，温度上升率明显下降，提高了可靠性。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图中：1穿通区域；2背面基区；3钝化层；4长基区；5正面基区；6源区。

1-1、正面穿通区域；1-2、背面穿通区域。

具体实施方式

以下结合附图描述本实用新型台面晶闸管的具体实施方式。

参见图1，一种非对称穿通结构台面晶闸管，所述台面晶闸管包括基区和源区6，所述基区从下至上依次包括有背面基区2、长基区4和正面基区5，所述基区4和正面基区5的一部分区域上表面形成有钝化层3，正面基区5的另一部分区域上表面形成有源区6，在长基区4的正面和背面形成穿通区域1，且所述穿通区域1位于钝化层3的侧边，所述穿通区域1包括正面穿通区域1-1和背面穿通区域1-2，所述正面穿通区域1-1的上表面宽度大于背面穿通区域1-2的下表面宽度。

在本实施方式中，正面穿通区域宽度缩小为15-20微米，背面穿通区域宽度增加为60-80微米，所述正面穿通区域和背面穿通区域连通交汇处的宽度为80~200微米；保持此处尺寸不变，这样多余出来的部分用来制作源区，源区面积得以提高。在工艺中，将穿通环区域变窄，穿通环光刻时，采用正面和背面不同的两块光刻版，增加一个猫眼对准记号用于正背面光刻版对准，原对称型晶闸管是采用两块一样的光刻版，直接对准图形。穿通环主要是起到将背面基区联通的作用，穿通环的宽度尺寸对晶闸管的参数不起影响，但是必须保证联通。正面穿通环区域明显减小，穿通环与其余区域尺寸不变，从而有效提高源区面积，使产品能够承受交大的电流，降低了芯片的饱和压降，改善了晶闸管的关键参数。

优选地，正面穿通区域从60微米缩小为20微米，背面穿通区域从60微米增大为80微米，穿通再扩散时间不变，源区面积得以有效增加。

优选地，所述钝化层的台面槽深为50~80微米。

优选地，所述源区上表面的面积为500*500μm²。

具体实施时：

第一，在芯片热生长形成氧化层，用光刻技术对氧化层进行第一次双面光刻腐蚀，称为开穿通区域，其穿通区域正面为宽20微米的环，背面为宽80微米的环，具体部位为每个芯片的边缘位置，通过离子注入等方法形成预淀积，再通过1270℃的高温，扩散时间150~180小时，正面穿通环和背面穿通环联通，形成图中的穿通区域1。

第二，在一次穿通区域的基础上，对芯片正背面的氧化层进行腐蚀，全部去除氧化层，通过离子注入等方法形成预淀积，再通过1240度的高温，扩散时间20~40小时，形成正面基区5。

第三，在第一次穿通光刻的基础上，用光刻技术对氧化层进行第二次光刻腐蚀，称为开二次阴极区，其二次阴极区的面积为500*500μm²，形成源区6。

第四，用光刻技术对氧化层进行第三次光刻腐蚀，称为开台面槽，通过台面腐蚀的方法，形成50~80微米的台面槽深，通过玻璃钝化填充，形成钝化层3。

综上所述，本实用新型可以通过减少正面穿通区域面积，明显的增加源区面积，改善晶闸管的性能。

在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，可以通过任何合适的方式进行任意组合，其同样落入本实用新型所公开的范围之内。同时，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。此外，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。本实用新型的保护范围由权利要求限定。

技术特征：

1.一种非对称穿通结构台面晶闸管，其特征在于：所述台面晶闸管包括基区和源区（6），所述基区从下至上依次包括有背面基区（2）、长基区（4）和正面基区（5），所述基区（4）和正面基区（5）的一部分区域上表面形成有钝化层（3），正面基区（5）的另一部分区域上表面形成有源区（6），在长基区（4）的正面和背面形成穿通区域（1），且所述穿通区域（1）位于钝化层（3）的侧边，所述穿通区域（1）包括正面穿通区域（1-1）和背面穿通区域（1-2），所述正面穿通区域（1-1）的上表面宽度大于背面穿通区域（1-2）的下表面宽度。

2.根据权利要求1所述的一种非对称穿通结构台面晶闸管，其特征在于：所述正面穿通区域（1-1）的宽度为15-20微米；背面穿通区域（1-2）的宽度为60-80微米。

3.根据权利要求1所述的一种非对称穿通结构台面晶闸管，其特征在于：所述正面穿通区域（1-1）和背面穿通区域（1-2）连通交汇处的宽度为80~200微米。

4.根据权利要求1所述的一种非对称穿通结构台面晶闸管，其特征在于：所述钝化层（3）的台面槽深为50~80微米。

5.根据权利要求1所述的一种非对称穿通结构台面晶闸管，其特征在于：所述源区（6）上表面的面积为500*500μm²。

技术总结
一种非对称穿通结构台面晶闸管，所述台面晶闸管包括基区和源区，所述基区从下至上依次包括有背面基区、长基区和正面基区，所述基区和正面基区的一部分区域上表面形成有钝化层，正面基区的另一部分区域上表面形成有源区，在长基区的正面和背面形成穿通区域，且所述穿通区域位于钝化层的侧边，所述穿通区域包括正面穿通区域和背面穿通区域，所述正面穿通区域的上表面宽度大于背面穿通区域的下表面宽度。该非对称穿通结构台面晶闸管能够有效减少正面穿通区域面积，有效增加源区面积，降低晶闸管的饱和压降，降低晶闸管的温度上升率，提高晶闸管的工作可靠性。

技术研发人员：何春海;沈一舟;张俊
受保护的技术使用者：江苏东晨电子科技有限公司
技术研发日：2020.08.27
技术公布日：2021.04.09