[发明专利]高压双向晶闸管及其制造方法

说明书

本发明的名称为高压双向晶闸管及其制造方法。属于功率半导体器件技术领域。它主要是解决现有高压晶闸管反并联后串联，结构件较多、复杂等缺点。它的主要特征是：所述半导体芯片为四端Psupgt;+/supgt; Nsupgt;+/supgt;PPsupgt;‑/supgt;Nsupgt;‑/supgt;Psupgt;‑/supgt;PNsupgt;+/supgt;Psupgt;+/supgt;九层结构，四个端子分别为T1极、上部门极、T2极和下部门极，为2个晶闸管反并联；中心门极为PNP型结构对反并联晶闸管进行隔离；晶闸管器件正向、反向阻断电压可达到6500V以上，通过控制信号可控制双压晶闸管正向、反向导通；反并联晶闸管间设有低掺杂浓度的隔离层，减小反并联晶闸管的相互影响。具有能明显提高双向晶闸管器件的耐压，又简单、易用、工艺简化特点，简化结构并提高工作可靠性。主要应用于交流电机控制、高压防爆软启动器装置。

技术领域

本发明属于功率半导体器件技术领域。具体涉及一种高压6500V以上半导体双向开关器件，主要应用于高压交流电机控制、高压防爆软启动器装置。

背景技术

目前，高压交流电机控制、高压防爆软启动器所用半导体器件为高压晶闸管，由反并联的高压晶闸管串联组成阀组，接收控制单元发出的触发信号控制交流输出，其典型阀组如图6所示，增加了装置的复杂性。而更简化、稳定的方案是把反联的高压晶闸管集成于单只器件（BCT），阀组更简化、控制更便捷，典型电路如图7所示，充分利用散热器等配件，减少外围阻容吸收电路及空间占用。

常规低压双向晶闸管是一种N⁺PNPN⁺五层三端中心门极结构器件，与普通晶闸管不同的是，低压双向晶闸管有四个pn结，采用结型门极结构，门极接触下面不仅有p型层，同时还有n型层，门极的极性可正可负，以便开通两个反并联的晶闸管；它是一种交流元件，其伏安特性是对称的，在第一象限和第三象限都能导通，同时门极可正可负，通常制造方法是在N型硅片两端直接进行P型扩散，形成对称的PNP结构，然后减薄p1区以增加第三象限的触发灵敏度，在阴极端P区右半或左半部分进行N型选择性扩散，最终形成PNPN结构；在阳极端P区左半或右半部分进行N型选择性扩散，形成NPNP结构，往往正反向晶闸管的阻断电压、通态压降存在差异，此种结构双向晶闸管器件常规阻断电压在600V～1800V，按此工艺已无法实现更高耐压且动态特性恶化，已不具备可行性。传统工艺，已不具备2500V以上双向晶闸管器件实用性。

发明内容

本发明的目的就是针对上述不足，提供一种可应用于2500V以上的高压双向晶闸管器件（BCT），即高压双向晶闸管及其制造方法。能明显提高器件的耐压，即保持原设计晶闸管的反并联特性，又简单、易用、工艺简化特点，从而改善器件的阻断电压水平和通态能力，简化结构并提高工作可靠性。