具有温度稳定特性的SCR部件制造技术

本公开涉及一种具有温度稳定特性的SCR部件。垂直结构的SCR型部件具有形成在第一导电类型的硅区域上、自身形成在第二导电类型的硅层中的主上部电极，其中所述区域中断在其中硅层的材料与上部电极接触的第一部位中，以及在采用延伸在硅层和电极之间的电阻性多孔硅填充的第二部位中。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本公开涉及一种具有温度稳定特性的SCR部件。垂直结构的SCR型部件具有形成在第一导电类型的硅区域上、自身形成在第二导电类型的硅层中的主上部电极，其中所述区域中断在其中硅层的材料与上部电极接触的第一部位中，以及在采用延伸在硅层和电极之间的电阻性多孔硅填充的第二部位中。【专利说明】具有温度稳定特性的SCR部件相关申请的交叉引用本申请要求享有2013年9月26日提交的法国专利申请号13/59295的优先权权益，该申请在此通过引用在法律许可的最大范围并入本文。
本公开涉及一种垂直结构的SCR型部件及其制造方法。
技术介绍
可控硅(SCR)型部件是具有包括交替导电类型的至少四个半导体层和/或区域的堆叠的结构的部件。这些部件例如是晶闸管、三端双向可控硅开关元件、单向或双向肖特基二极管。 图1A和图1B分别是晶闸管的剖视图。图1B是沿着图1A的破折线B-B获取的剖视图。这些附图示意性示出了晶闸管，该晶闸管包括具有分别为PNPN的、交替导电类型的四个半导体层和/或区域3、5、7和9的垂直堆叠。 在P型掺杂层7中形成重掺杂N型区域9 (N+)。阴极金属化结构11覆盖区域9。栅极金属化结构13覆盖了层7的中心部分14。阳极金属化层15覆盖了层3的下表面。金属化结构11、13和15分别形成了阴极电极K、栅极电极G和阳极电极A。 区域9中断在区域17中，其中阴极金属化结构11与层7接触。区域17当前称作发射极短路或发射极短路开孔。已知这些发射极短路17改进了晶闸管的dV/dt行为，因此增大了由电压峰值给晶闸管带来的不合时宜导通的风险。 在图2中，两个曲线20和22分别示出了参照图1A和图1B所述类型的晶闸管中导通电流Ict与保持电流Ih的温度相关性T。电流的数值示出为相对于在25°C下它们数值的归一化数值。 曲线20和22示出了电流Ih和IeT的数值随着温度T增大而减小。特别地，在_40°C下Ict的数值两倍大于在25°C下的数值，并且在140°C下Ict的数值近似两倍小于在25°C下的数值。 除了 Ih和Ict之外，晶闸管的导通时dl/dt特性以及dV/dt导通特性也取决于工作温度。 需要具有尽可能在部件的整个工作温度范围之上尽可能保持恒定特性的SCR型部件。
技术实现思路
因此，一个实施例提供了一种垂直结构的SCR型部件，其具有在第一导电类型的硅区域上形成的、其自身在第二导电类型的硅层中形成的主上部电极，其中所述区域在如下部位(area)中中断:在其中所述层的材料与所述电极接触的第一部位中，以及在由延伸在所述层和所述电极之间的电阻性多孔硅制成的第二部位中。 根据一个实施例，第二多孔硅部位的厚度大于区域的厚度。 根据一个实施例，多孔硅的在25°C下的电阻率在从13至14Ω.cm的范围内。 根据一个实施例，第一部位和第二部位规则地分布在区域的表面之上。 根据一个实施例，第一部位的数目等于第二部位的数目。 一个实施例提供了一种在具有阱的SCR型部件中制造多孔硅部位的方法，包括以下相继步骤:提供半导体结构，包括在第二导电类型的硅层中形成的第一导电类型的硅区域，所述区域在部位中被中断，该结构被第二导电类型的外围硅壁横向地定界；通过使得所述区域和外围壁的上表面暴露，在结构的上表面上沉积掩模层；将组件浸入电解液浴剂中，第一浴剂与结构的上表面接触，第二浴剂与结构的下表面接触，正电极和负电极分别浸入第二浴剂和第一浴剂中；以及在正电极和负电极之间施加电压以具有在外围壁中流动的电流，电流的一部分在所述层和部位中流动，以在所述部位中形成多孔硅。 根据一个实施例，电解浴剂由包括水、氢氟酸、乙醇或乙酸的混合物制成。 以下结合附图在对具体实施例的以下非限定性描述中详细讨论前述和其他特征以及优点。 【专利附图】【附图说明】 图1A和图1B如之前所述分别是晶闸管示例的顶视图和剖视图， 图2如前所述地示出了晶闸管中电流IeT和Ih的温度相关性， 图3A和图3B分别是晶闸管的一个实施例的顶视图和剖视图， 图4示出了不同晶闸管中电流Ict的根据温度的变化， 图5A和图5B是示出了制造多孔硅部位的方法的剖视图。 为了简明，在各个附图中采用相同附图标记标识相同元件，并且此外照常在对电子部件的描述中，各个附图并未按照比例绘制。 【具体实施方式】 图3A和图3B分别是晶闸管的一个实施例的顶视图和简化剖视图。图3B是沿着图3A的破折线B-B获取的剖视图。在图3A和图3B中，采用与图1A和图1B中相同附图标记标识相同元件。 在图1A和图1B的晶闸管中，由P型掺杂硅的层7的材料形成发射极短路17。然而，在图3A和图3B所示晶闸管中，初始由P型掺杂硅制成的一些发射极短路17替换为由轻导电多孔硅形成的发射极短路，记做30。发射极短路30的多孔硅从阴极金属化结构11 一直延伸至层7，优选地穿过区域9的整个厚度，并且可以部分地延伸在区域7中。特别地，发射极短路30的多孔硅是电阻性的，以使得电流在阴极金属化结构11和层7之间流过。作为示例，发射极短路30的多孔硅在25°C下的电阻率被选择为在从13至14 Ω.cm的范围内。 在所述实施例中，具有相同数目的硅发射极短路17以及多孔硅发射极短路30。发射极短路17和30可以规则地设置在区域9的表面之上。例如，在从区域9的中心的每个给定距离处具有相同数目的硅发射极短路17和多孔硅发射极短路30。 作为示例，在实现诸如待由硅制成的晶闸管之类的集成功率部件的技术工艺中，不同层和/或区域的厚度将为: -从5至20μ m,例如10 μ m,对于区域9, -从10至30μ m，例如20 μ m，对于层3和7，以及 -从50 至 100 μ m,例如 70 μ m,对于层 5。 掺杂浓度将例如是: -在从114至116原子/cm3的范围内，对于轻掺杂N型层5(N_)， -处于102°原子/cm3的量级，对于重掺杂N型区域9(N+)，以及 -在从5X117至5X 118原子/cm3的范围内，对于P型掺杂区域3和7。 图4示出了在不同晶闸管中电流IGT的温度相关性。 曲线40示出了对于参照附图1A和图1B描述类型的晶闸管电流IGT根据温度的变化。在包括硅发射极短路17的这种晶闸管中，如已经参照图2所述，电流Ict随着温度增大而急剧减小。在所考虑的示例中，与在140°C下仅具有ImA的数值相比，电流1<^在0°〇下具有4.4mA的数值。 曲线42示出了在与对应于曲线40的晶闸管具有相同尺寸和掺杂水平、但是包括多孔硅发射极短路30的晶闸管中电流Ict的温度相关性。电流IeT在0°C下为2.3mA,以及在140°C下为1mA。 曲线44示出了与对应于曲线的42晶闸管类似、但是已经减小了区域9的厚度的晶闸管中电流Ict的温度相关性。电流IeT在0°C下为3.3mA,以及在140°C下为2mA。 这些曲线示出:与发射极短路17相关联的多孔硅发射极短路30在晶闸管工作温度范围期间提供了电流IeT的更稳定数值。例如，在曲线40中，电流IeT以在0°C与140°C之间4.3的比例减小，而对于曲线42和44，该比例分别是2.3和1.6本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种垂直结构的SCR型部件，具有在第一导电类型的硅区域上形成的、其自身在第二导电类型的硅层中形成的主上部电极，其中所述区域在如下部位中被中断：其中所述层的材料与所述电极接触的第一部位，以及由在所述层与所述电极之间延伸的电阻性多孔硅制成的第二部位。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：S·梅纳德，
申请(专利权)人：意法半导体图尔公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR