專利名稱：一種大功率晶閘管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及功率開(kāi)關(guān)器件，尤其涉及一種大功率晶閘管。
背景技術(shù)：
晶閘管中設(shè)有硅片，硅片為圓形。在硅片上設(shè)有單元胞結(jié)構(gòu)的門極即在硅片上只設(shè)有一個(gè)中心門極和圍繞該中心門極的放大門極。放大門極多采用蘑菇狀多指結(jié)構(gòu)或者漸開(kāi)線多指結(jié)構(gòu)，以此來(lái)覆蓋在硅片上。但是，隨著硅片直徑不斷隨著功率增大而增大，放大門極長(zhǎng)度不可避免地增大，其寄生分布電阻和電容隨之迅速增加。由于上述原因，單元胞結(jié)構(gòu)門極的尺寸增大，受到中心門極和放大門極的寄生電阻、電容增大的影響，使得晶閘管開(kāi)啟過(guò)程充電時(shí)間常數(shù)增加，引起開(kāi)啟時(shí)間延長(zhǎng)，開(kāi)啟速度變慢，開(kāi)啟過(guò)程的di/dt耐量降低，開(kāi)啟均勻性變差；同時(shí)，導(dǎo)致通態(tài)電流密度分布均勻性變差，有效通態(tài)平均電流密度降低，通態(tài)壓降和通態(tài)功耗增大。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種滿足大功率工作需要的門極結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理且寄生電阻、電容小的大功率晶閘管。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案該大功率晶閘管包括硅片， 所述硅片上設(shè)有單元胞門極，所述單元胞門極包括中心門極和放大門極，所述中心門極位于放大門極正中心位置，所述硅片上至少設(shè)有七個(gè)單元胞門極，任意三個(gè)相鄰的單元胞門極都呈正三角形分布在硅片上。作為本實(shí)用新型的優(yōu)選，所述單元胞門極的放大門極包括三個(gè)呈箭頭狀分指，所述分指間隔一百二十度圍繞中心門極分布且三個(gè)分指之間相連。本實(shí)用新型采用上述技術(shù)方案在大功率晶閘管的硅片上設(shè)置多個(gè)小尺寸的單元胞門極，使得該大功率的硅片表面形成多單元胞結(jié)構(gòu)門極，通過(guò)在硅片表面建立多個(gè)寄生電阻、電容小的工作區(qū)域，實(shí)現(xiàn)大尺寸晶閘管保持與小尺寸晶閘管同樣的工作性能，達(dá)到開(kāi)啟速度快、電流密度分布均勻，通態(tài)平均電流密度高、通態(tài)壓降低、通態(tài)功耗小的優(yōu)點(diǎn)。因此，利用該技術(shù)可以在尺寸更大的大功率晶閘管上實(shí)現(xiàn)性能優(yōu)良的開(kāi)關(guān)作業(yè)操作。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。

圖1為本實(shí)用新型大功率晶閘管第一種實(shí)施例的硅片結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型大功率晶閘管第二種實(shí)施例的硅片結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為為本實(shí)用新型大功率晶閘管第三種實(shí)施例的硅片結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型第一種實(shí)施例的大功率晶閘管上設(shè)有硅片，該硅片上設(shè)有七個(gè)結(jié)構(gòu)相同的單元胞門極。如圖1所示，每個(gè)單元胞門極都由一個(gè)中心門極1和一個(gè)放大門極2組成。放大門極2包括三個(gè)呈箭頭狀分指，每個(gè)分指都設(shè)有一個(gè)一百二十度彎折的折邊部3， 在該折邊部3的中間即兩邊交界處向中心門極1所在方向設(shè)有連接部4。分指圍繞中心門極1呈間隔一百二度環(huán)形分布，三個(gè)分指的連接部4在中心門極1周圍交織相連，進(jìn)而分指的連接部4處于以中心門極1為圓心的半徑方向上，臨近的分指的折邊部3之間分離。由于放大門極2的分指環(huán)形分布后形成一個(gè)正六邊形結(jié)構(gòu)，因此使得每個(gè)單元胞門極都呈正六邊形。七個(gè)單元胞門極中任意相鄰的三個(gè)單元胞門極都呈正三角形分布在硅片上，所以這個(gè)七個(gè)單元胞門極有六個(gè)呈正六邊形分布，還有一個(gè)位于這個(gè)六個(gè)單元胞門極的正中間位置。七個(gè)單元胞門呈蜂窩狀極有效地分布在硅片上，同時(shí)，靠近硅片邊緣且相鄰的單元胞門極的放大門極2的分指之間形成的一百二十度夾角，由此硅片面積得到充分利用。該大功率晶閘管的硅片上的多單元胞門極結(jié)構(gòu)，通過(guò)縮小工作區(qū)域，保留了小尺寸的單元胞門極結(jié)構(gòu)的寄生電阻、電容小的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)通過(guò)多個(gè)單元胞門極技術(shù)滿足大功率工作的要求，從而解決了現(xiàn)有技術(shù)中單元胞門極尺寸與寄生電阻、電容之間的矛盾。多單元胞門極結(jié)使放大門極2的分指的有效長(zhǎng)度減少，相應(yīng)的寄生電阻、電容減少。這樣，大功率晶閘管開(kāi)啟過(guò)程充電時(shí)間常數(shù)減小，縮短了開(kāi)啟時(shí)間，從而提高了開(kāi)啟速度；還提高了開(kāi)啟過(guò)程的di/dt耐量，改善開(kāi)啟均勻性；另一方面改善通態(tài)電流密度分布均勻性，提高有效通態(tài)平均電流密度，降低通態(tài)壓降和通態(tài)功耗。本實(shí)用新型第二種實(shí)施例，該實(shí)施例與第一種實(shí)施例的不同之處在于，硅片上的多元胞門極由十九個(gè)單元胞門極組成，如圖2所示，與第一種實(shí)施例中的單元胞門極一樣， 任意三個(gè)相鄰的單元胞門極呈正三角形分布，整體呈蜂窩狀。 本實(shí)用新型第三種實(shí)施例，該實(shí)施例與第一種實(shí)施例的不同之處在于，硅片上的多元胞門極由四十三個(gè)單元胞門極組成，如3所示，與第一種實(shí)施例中的單元胞門極一樣， 任意三個(gè)相鄰的單元胞門極呈正三角形分布，整體呈蜂窩狀。
權(quán)利要求1.一種大功率晶閘管，該大功率晶閘管包括硅片，所述硅片上設(shè)有單元胞門極，所述單元胞門極包括中心門極(1)和放大門極O)，所述中心門極(1)位于放大門極( 正中心位置，其特征在于所述硅片上至少設(shè)有七個(gè)單元胞門極，任意三個(gè)相鄰的單元胞門極都呈正三角形分布在硅片上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述大功率晶閘管，其特征在于所述單元胞門極的放大門極(2) 包括三個(gè)呈箭頭狀分指，所述分指間隔一百二十度圍繞中心門極(1)分布且三個(gè)分指之間相連。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種大功率晶閘管，該大功率晶閘管包括硅片，所述硅片上設(shè)有單元胞門極，所述單元胞門極包括中心門極和放大門極，所述中心門極位于放大門極正中心位置，所述硅片上至少設(shè)有七個(gè)單元胞門極，任意三個(gè)相鄰的單元胞門極都呈正三角形分布在硅片上。在大功率晶閘管的硅片上設(shè)置多個(gè)小尺寸的單元胞門極，使得該大功率的硅片表面形成多單元胞結(jié)構(gòu)門極，通過(guò)在硅片表面建立多個(gè)寄生電阻、電容小的工作區(qū)域，實(shí)現(xiàn)大尺寸晶閘管保持與小尺寸晶閘管同樣的工作性能，達(dá)到開(kāi)啟速度快、電流密度分布均勻，通態(tài)平均電流密度高、通態(tài)壓降低、通態(tài)功耗小的優(yōu)點(diǎn)。因此，利用該技術(shù)可以在尺寸更大的大功率晶閘管上實(shí)現(xiàn)性能優(yōu)良的開(kāi)關(guān)作業(yè)操作。
文檔編號(hào)H01L29/744GK202332860SQ20112043358
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月3日
發(fā)明者張海鵬, 王勇 申請(qǐng)人:杭州漢安半導(dǎo)體有限公司