[发明专利]BJT辅助的改进型GTO结构、控制方法及制备方法

权利要求书

1.一种BJT辅助的改进型GTO结构，其特征在于，改进型GTO器件是通过单片集成的方式将门极关断晶闸管GTO和双极结型晶体管BJT进行并联集成的半导体器件；

并联的GTO与BJT共享电极，且所述电极包括阴极、阳极及门极。

2.根据权利要求1所述的BJT辅助的改进型GTO结构，其特征在于，所述GTO为P型门极关断晶闸管，所述BJT为PNP型双极结型晶体管，且P型GTO与PNP型BJT并联。

3.根据权利要求2所述的GTO结构，其特征在于，由并联的P型GTO与PNP型BJT组成的所述器件包括：

依次连接的P型集电区、N型基区、P型漂移区、N型发射区及P型发射区；

且P型集电区为所述器件的阳极，N型基区中包括所述GTO结构的门极，N型发射区及P型发射区均为所述器件的阴极。

4.根据权利要求1所述的GTO结构，其特征在于，所述GTO为N型门极关断晶闸管，所述BJT为NPN型双极结型晶体管，且N型GTO与NPN型BJT并联。

5.根据权利要求4所述的GTO结构，其特征在于，由并联的N型GTO与NPN型BJT组成的所述器件包括：

依次连接的N型发射区、P型基区、N型漂移区、P型集电区及N型集电区；

且N型发射区为所述器件的阴极，P型基区中包括所述器件的门极，P型集电区及N型集电区均为所述器件的阳极。

6.一种如权利要求1至5任一项所述的GTO结构的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：

根据施加在所述器件的阳极和阴极之间正偏置电压的变化，控制所述器件以所述BJT的工作模式导通，或者以所述BJT与GTO共同开启的工作模式进行导通。

7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述根据施加在所述器件的阳极和阴极之间正偏置电压的变化，控制所述器件以所述BJT的工作模式导通，或者以所述BJT与GTO共同开启的工作模式进行导通，包括：

步骤1.在所述器件的阳极和阴极之间加上正偏置电压，使得所述器件处于正向阻断状态；

步骤2.在门极和阴极之间施加正偏置电压且正向偏置电压低于GTO的开启电压，所述BJT开启工作模式，使得所述器件以所述BJT的工作模式导通；

步骤3.在流过所述器件的电流增大使得所述器件阳极和阴极两端的所述正偏置电压等于或高于GTO的开启电压，所述GTO开启工作模式，并与所述BJT同时工作。

8.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

在所述器件的门极和阴极之间施加反偏置电压，流经所述器件的门极电流为负电流，使得所述器件关断。

9.一种如权利要求1至5任一项所述的GTO结构的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

制作一个新型功率半导体器件，在现有的门极关断晶闸管GTO或双极结型晶体管BJT功率半导体器件制备过程中，增加一步在背面部分注入和当前器件背面掺杂类型相反的杂质的工艺步骤，形成新型功率半导体器件结构。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述制作一个BJT辅助的改进型GTO结构，在现有的门极关断晶闸管GTO或双极结型晶体管BJT功率半导体器件制备过程中，增加一步在背面部分注入和当前器件背面掺杂类型相反的杂质的工艺步骤，形成BJT辅助的改进型GTO结构，包括：

步骤A.预处理晶圆，并在预处理后所述晶圆上多次刻蚀形成正面图形；

步骤B.在晶圆正面上进行多次离子注入，得到门极接触窗口及终端结构；

步骤C.若当前半导体为BJT，则在BJT的背面部分注入和原有掺杂类型相反的杂质，使得原有的BJT结构中形成GTO；若当前半导体为GTO，则在GTO的背面部分注入和原有掺杂类型相反的杂质，使得原有的GTO结构中形成BJT；

步骤D.对注入的离子进行退火激活，并完成牺牲氧化、金属接触工艺，表面钝化工艺以及金属互连工艺，并形成最终的金属电极。