一種晶閘管芯片、晶閘管及其制作方法 技術(shù)領(lǐng)域 [0001] 本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種晶閘管芯片、晶閘管及其制作方法。 背景技術(shù) [0002] 電流等級大于300A、電壓等級大于1200V的大功率晶閘管分立器件，普遍采用的平板式封裝結(jié)構(gòu)如圖1所示，從上至下依次是管蓋1、上鉬片2、晶閘管芯片3、下鉬片4、管座15，封裝過程再施加幾十千牛的力將上述部件壓緊。 [0003] 晶閘管芯片3是一種三端四層的半導(dǎo)體器件，如圖2所示，傳統(tǒng)晶閘管的三端分別是陽極金屬31、陰極金屬32、門極金屬33(包括放大門極金屬34)，四層分別是：深擴散層的陽極P型層35、低阻N型基區(qū)36，深擴散層的P型基區(qū)37，擴散形成高濃度的陰極N型區(qū)38，在陽極P型層35和陰極N型區(qū)38區(qū)上引出歐姆接觸式的金屬電極分別做陽極、陰極的端子，P型基區(qū)37引出歐姆接觸式的金屬電極做門極。 [0004] 晶閘管芯片存在三個電極：陽極、陰極和門極，給門陰極之間加一個正的觸發(fā)信號，可以控制晶閘管的導(dǎo)通。門極和陰極處于同一面，兩者表面需要覆蓋金屬薄膜，金屬薄膜引出電極和實現(xiàn)歐姆接觸，門極金屬層和陰極金屬層必須隔離。如圖3所示，門陰極面結(jié)構(gòu)示意圖，通常大功率晶閘管分中心門級和放大門級，中心門極通過門極組件與外界觸發(fā)電路連接，放大門極可以降低開通時間，降低開通電流，提高開通di/dt等。如圖1所示，中心門極通過上鉬片的開孔實現(xiàn)與陰極的隔離，放大門極則需要特殊的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)與陰極的隔離。 [0005] 現(xiàn)有技術(shù)實現(xiàn)放大門極與陰極隔離的結(jié)構(gòu)及制作方法主要有以下三種： [0006] 1)陰極金屬32厚度為30um，放大門極金屬34厚度為10um，放大門極金屬34與陰極金屬32存在的高度差為20um。封裝時上鉬片2是一塊平整的鉬片，厚度為3mm，放大門極金屬與陰極金屬存在的高度差使放大門極懸空，實現(xiàn)放大門極與陰極隔離，如圖4所示。實現(xiàn)此結(jié)構(gòu)的制作方法為：硅片進行擴散實現(xiàn)陽極P型層35、P型基區(qū)37、陰極N型區(qū)38的摻雜→蒸發(fā)/濺射在硅片陰極面上淀積一層20μm金屬層→光刻工藝留出中心門極和陰極的金屬層→蒸發(fā)/濺射在硅片陰極面上淀積一層10μm金屬層→光刻工藝留出中心門極、陰極和放大門極的金屬層，實現(xiàn)如4所示的結(jié)構(gòu)。 [0007] 缺點是工藝過程復(fù)雜，門陰極容易短路。 [0008] 2)硅片層放大門極和陰極存在高度差20um，金屬層高度一致，封裝時上鉬片是一塊平整的鉬片厚度3mm，放大門極懸空。硅片進行鋁擴散形成陽極P型層35和P型基區(qū)37→放大門極區(qū)化學(xué)濕法挖槽工藝挖出20μm深的槽→蒸發(fā)/濺射在硅片陰極面上淀積一層20μm金屬層→光刻工藝流出中心門極、放大門極和陰極金屬層如圖5所示，通過對放大門極區(qū)域的硅進行一次光刻和化學(xué)腐蝕，淀積一次金屬層和一次光刻實現(xiàn)。 [0009] 缺點是工藝過程復(fù)雜，門陰極容易短路。 [0010] 3)放大門極、陰極的硅片層和金屬層度高度一致都為30μm，封裝時上鉬片有與管芯放大門極圖形一致的通孔槽或盲孔槽，鉬片厚度3mm，盲孔開槽1mm。放大門極懸空。硅片進行擴散實現(xiàn)陽極P型層35、P型基區(qū)37、陰極N型區(qū)38的摻雜→蒸發(fā)/濺射在硅片陰極面上淀積一層30μm金屬層→光刻工藝留出中心門極、放大門極、陰極的金屬層→鉬片朝向晶閘管管芯面開出與放大門極圖形一致的1mm深的槽。如圖6所示。通過上鉬片開出與放大門極圖形一致的盲孔槽或通孔槽實現(xiàn)。 [0011] 缺點是成本高，上鉬片的圖形需與管芯上的圖形對準，裝配麻煩，門陰極容易短路。 [0012] 在不極大提升成本的前提下實現(xiàn)放大門極與陰極的有效隔離一直是本領(lǐng)域技術(shù)人員想要解決的技術(shù)問題，故需要在不極大提升成本的同時實現(xiàn)放大門極與陰極的有效隔離新的結(jié)構(gòu)及制作方法。 發(fā)明內(nèi)容 [0013] 本發(fā)明在降低成本的同時解決了放大門極與陰極的有效隔離的技術(shù)問題，提升了晶閘管的電性能，延長了使用壽命。 [0014] 本發(fā)明提供了一種晶閘管芯片，包括： [0015] 位于陽極P型層之上的N型基區(qū)，且位于所述N型基區(qū)之上的P型基區(qū)； [0016] 位于所述P型基區(qū)部分區(qū)域內(nèi)且上表面與所述P型基區(qū)上表面齊平的陰極N型區(qū)，其中所述陰極N型區(qū)包括陰極發(fā)射N型區(qū)和門極N型區(qū)； [0017] 位于所述陰極發(fā)射N型區(qū)之上且顯露部分所述陰極發(fā)射N型區(qū)上表面的陰極金屬； [0018] 位于所述P型基區(qū)表面之上且同時與所述P型基區(qū)和所述門極N型區(qū)接觸的放大門極金屬，及位于所述P型基區(qū)上表面之上且不與所述門極N型區(qū)接觸的中心門極金屬； [0019] 位于所述放大門極金屬之上指定厚度的第一介質(zhì)薄膜層； [0020] 及所述陽極P型層之下的陽極金屬。 [0021] 在本發(fā)明的實施例中，

1.一種晶閘管芯片，其特征在于，包括： 位于陽極P型層之上的N型基區(qū)，且位于所述N型基區(qū)之上的P型基區(qū)； 位于所述P型基區(qū)部分區(qū)域內(nèi)且上表面與所述P型基區(qū)上表面齊平的陰極N型區(qū)，其中所述陰極N型區(qū)包括陰極發(fā)射N型區(qū)和門極N型區(qū)； 位于所述陰極發(fā)射N型區(qū)之上且顯露部分所述陰極發(fā)射N型區(qū)上表面的陰極金屬； 位于所述P型基區(qū)表面之上且同時與所述P型基區(qū)和所述門極N型區(qū)接觸的放大門極金屬，及位于所述P型基區(qū)上表面之上且不與所述門極N型區(qū)接觸的中心門極金屬； 位于所述放大門極金屬之上指定厚度的第一絕緣介質(zhì)薄膜層； 及所述陽極P型層之下的陽極金屬； 位于所述放大門極金屬之上、以及所述陰極金屬之上的鉬片； 所述放大門極金屬與所述陰極金屬厚度相同，所述第一絕緣介質(zhì)薄膜層厚度遠小于所述放大門極金屬、所述陰極金屬和所述鉬片的厚度，且遠小于所述放大門極金屬、所述陰極金屬和所述鉬片的公差，可達到所述放大門極金屬和所述陰極金屬隔離的目的，也可達到所述陰極金屬與所述鉬片接觸的目的。 2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶閘管芯片，其特征在于， 所述第一絕緣介質(zhì)薄膜層包括DLC薄膜、氮化硅或氧化硅薄膜中至少一種。 3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的晶閘管芯片，其特征在于， 在未被陰極金屬、放大門極金屬和中心門極金屬覆蓋的P型基區(qū)上表面還設(shè)置有指定厚度的第二介質(zhì)薄膜層，所述第二介質(zhì)薄膜層厚度遠小于所述放大門極金屬和所述陰極金屬厚度，所述第二介質(zhì)薄膜層包括DLC薄膜；所述第二介質(zhì)薄膜層的指定厚度設(shè)置為20～ 500nm；所述放大門極金屬與所述陰極金屬厚度設(shè)置為30μm。 4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的晶閘管芯片，其特征在于， 所述第一絕緣介質(zhì)薄膜層的指定厚度設(shè)置為20～300nm； 所述芯片總厚度設(shè)置為1.2mm； 13 ?3 所述N型基區(qū)的載流子濃度設(shè)置為10 cm ； 14 ?3 16 ?3 所述陽極P型層和P型基區(qū)包括鋁元素摻雜，載流子濃度設(shè)置為10 cm ～10 cm ； 19 ?3 所述陰極N型區(qū)包括磷元素摻雜，載流子濃度設(shè)置為10 cm ； 所述陽極金屬、陰極金屬和門極金屬材質(zhì)包括鋁。 5.一種晶閘管，其特征在于， 包括權(quán)利要求1至4中任一項的晶閘管芯片。 6.一種晶閘管芯片的制作方法，其特征在于，包括以下步驟： 同步在N型襯底下表面及上表面分別形成陽極P型層和P型基區(qū)；