CN100464428C

CN100464428C - 一种注入效率可控的门极换流晶闸管

Info

Publication number: CN100464428C
Application number: CNB2007100175684A
Authority: CN
Inventors: 高勇; 王彩琳
Original assignee: Xian University of Technology
Current assignee: Xian University of Technology
Priority date: 2007-03-27
Filing date: 2007-03-27
Publication date: 2009-02-25
Anticipated expiration: 2027-03-27
Also published as: CN101047205A

Abstract

本发明公开的一种注入效率可控的门极换流晶闸管，以SA-GTO的结构为基础，其特点是在SA-GTO的阳极欧姆接触处附加有氧化层，使n⁺短路区成为一个浮置区。器件在导通期间会产生空穴注入增强效应，导致IEC阳极的注入效率随流过自身的电流而变化，因而与透明阳极有相似的注入效率。本发明采用IEC阳极结构替代了现有GCT的透明阳极和FS层后，在不影响GCT器件各项特性的前提下，大大简化了制作工艺。

Description

一种注入效率可控的门极换流晶闸管

技术领域

本发明属于电力半导体器件技术领域，涉及一种晶闸管结构，具体涉及一种注入效率可控的门极换流晶闸管结构。

背景技术

在电力半导体器件的设计中，为了协调器件的阻断特性、通态特性和关断特性三者之间的矛盾，降低总功耗，常常需要对其阳极pnp晶体管的电流增益α_pnp或注入效率γ加以限制，使导通期间的注入增强，关断期间的注入减弱甚至消除。

门极换流晶闸管GCT是一种新型的电力半导体器件，它是在门极可关断晶闸管GTO的基础上开发而来的。GCT在现有的GTO管芯结构中附加了两项新技术，即透明阳极p⁺区和缓冲层n区，由n⁺pn^-np⁺构成，并通过硬驱动实现器件的开通和关断。

GCT中的透明阳极是一个厚度很薄、掺杂较弱的p型区域，一般与n型场阻止(FS)层配合使用，形成FS型的耐压结构，使得GCT器件具有较高的阻断电压和较低的通态压降，以及优良的开关特性。所以，GCT是目前电力半导体器件中的一个很有发展前途的器件，有广泛的应用前景。

GCT中的透明阳极虽能有效地控制阳极的注入效率，但由于透明阳极区的掺杂浓度低，导致FS层的杂质浓度也很低，所以采用常规的扩散、氧化等工艺很难形成透明阳极和缓冲层，使得GCT的开发、制造受到了很大限制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种注入效率可控IEC门极换流晶闸管(简称为IEC-GCT)，用本发明设计的IEC阳极结构替代现有GCT的透明阳极和FS层，解决了现有的GCT结构存在的透明阳极区和FS区制作困难的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种注入效率可控的门极换流晶闸管，以SA-GTO的结构为基础，其特点是在SA-GTO的阳极欧姆接触处附加一层氧化层，使n⁺短路区成为一个浮置区。

本发明的特点还在于，

控制阳极表面的掺杂浓度N_pS为3×10¹⁸～7×10¹⁸cm^-3。

氧化层的厚度z_ox为0.3～1μm，宽度w_ox为10～50μm。

阳极欧姆接触处附加的氧化层为SiO₂。

本发明是在阳极短路可关断晶闸管SA-GTO基本结构的基础上，在SA-GTO的阳极欧姆接触处增加一层薄氧化层，于是器件在导通期间会产生空穴注入增强(IE)效应，导致IEC阳极的注入效率随流过自身的电流而变化，因而与透明阳极有相似的注入效率。用IEC阳极结构替代了现有GCT的透明阳极和FS层后，在不影响GCT器件各项特性的前提下，大大简化了制作工艺。

附图说明

图1是本发明的IEC-GCT与普通阳极GTO、SA-GTO和现有GCT的基本结构剖面比较示意图，其中，a是IEC-GCT的示意图，①是基本结构剖面示意图，②是等效电路；b是普通阳极GTO的示意图，①是基本结构剖面示意图，②是等效电路；c是SA-GTO的示意图，①是基本结构剖面示意图，②是等效电路；d是现有GCT的示意图，①是基本结构剖面示意图，②是等效电路；

图2是本发明的IEC-GCT的工作机理示意图；

图3是具有相同基区结构参数的三种器件导通期间内部载流子分布的比较示意图，其中，a是电子沿器件剖面的纵向分布示意图；①是IEC-GCT与SA-GTO和GTO的比较，②是GCT与SA-GTO和GTO比较；b是空穴沿器件剖面的纵向分布示意图；①是IEC-GCT与SA-GTO和GTO的比较，②是GCT与SA-GTO和GTO比较示意图；c是载流子沿器件J₁结剖面的横向分布；

图4是具有相同基区结构参数的三种器件导通特性的比较示意图，a是IEC-GCT与SA-GTO和GTO的比较，b是GCT与SA-GTO和GTO比较；

图5是具有相同基区结构参数的三种器件阻断特性的比较示意图，a是IEC-GCT与SA-GTO和GTO的比较，b是GCT与SA-GTO和GTO比较；

图6是具有相同基区结构参数的三种器件开通特性的比较示意图；其中，a是开通期间阳极注入效率的比较，①是IEC-GCT与SA-GTO和GTO的比较，②是GCT与SA-GTO和GTO比较；b是开通期间阳极电流和电压波形比较，①是IEC-GCT与SA-GTO和GTO的比较，②是GCT与SA-GTO和GTO比较；

图7是具有相同基区结构参数的三种器件关断特性的比较示意图；其中，a是关断期间阳极电流和电压波形比较，①是IEC-GCT与SA-GTO和GTO的比较，②是GCT与SA-GTO和GTO比较；b是IEC-GCT与现有的GCT关断期间电子矢量分布的比较；①为IEC-GCT中电子矢量分布；②为现有的GCT电子矢量分布；

图8是关键参数对IEC-GCT导通特性的影响示意图；其中，a是覆盖在阳极区上的氧化层厚度(z_ox)对IEC-GCT导通特性的影响，b是覆盖在阳极区上的氧化层宽度(w_ox)对IEC-GCT导通特性的影响，c是阳极区的掺杂浓度(N_pS)对IEC-GCT导通特性的影响。

图9是关键参数对IEC-GCT注入效率的影响及其与GCT的比较示意图，其中，a是覆盖在阳极区上的氧化层宽度(w_ox)对IEC-GCT注入效率的影响，b是阳极区的掺杂浓度(N_pS)对IEC-GCT注入效率的影响；c是阳极区的掺杂浓度(N_p1)对现有的GCT注入效率的影响。

图10是覆盖在阳极区上的氧化层的光刻版示意图，其中，a是单环阳极结构示意图(对应1个阴极单元)，b是覆盖在阳极区上的单环氧化层光刻版的示意图(对应有4圈的阴极单元的芯片，其中灰色区域与a中的区域相对应)。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明GCT晶闸管，采用SA-GTO的结构为基础，在SA-GTO的阳极欧姆接触处附加一层氧化层，使n⁺短路区成为一个浮置区，并将阳极表面的掺杂浓度N_pS控制在3×10¹⁸～7×10¹⁸cm^-3范围内，氧化层的厚度z_ox控制在0.3～1μm范围内，宽度w_ox控制在10～50μm范围内，其他结构参数不变，与SA-GTO的完全相同，得到一种注入效率可控IEC门极换流晶闸管，简称为IEC-GCT。

1、结构特征

图1是IEC-GCT与现有GTO、SA-GTO、GCT的基本结构剖面及其等效电路。比较而言，图1b所示的普通GTO的基本结构中采用了普通阳极，它的浓度较高，厚度较厚。导通状态下的等效电路可以用pnp和npn晶体管两者的耦合来表示。图1c所示的SA-GTO结构是将GTO中普通阳极的部分p⁺区用n⁺短路区代替形成的。导通状态下的等效电路中其阳极的pnp晶体管的基极与发射极之间增加了一个短路电阻R_S来表示n⁺短路区。图1d所示的GCT基本结构是在GTO结构中附加了p透明阳极区和n FS区。导通状态下的等效电路也可以用双晶体管来表示，只是其阳极晶体管由pn^-np结构组成。图1a所示的IEC-GCT结构与SA-GTO很相似，只是在其阳极欧姆接触处附加了一薄层氧化层，而且阳极的掺杂浓度稍低，欧姆接触面积也稍小。除此之外，其他结构参数不变。导通状态下的等效电路中，阳极pnp晶体管相当于一个双发射极晶体管pnp₁和pnp₂，并且在pnp₂的发射极加了一个阳极电阻R_A。

2、工作机理

当IEC-GCT工作时，在外加的阳极正向阳极(U_AK)电压下，n^-基区的部分电子向p⁺阳极区和n⁺浮置区漂移。由于n⁺浮置区与阳极接触间存在氧化层，所以电子不能直接被阳极欧姆接触收集，只能积累在氧化层附近的n⁺浮置区，使得n⁺浮置区和n^-基区的电子浓度增加，导致该处电位下降。为了维持这些区域的电中性，迫使p⁺阳极区向n^-基区和n⁺浮置区注入大量的空穴。图2给出了IEC-GCT工作机理的示意图。这种情况类似于电子注入增强型栅极晶体管(IEGT)^[2]中的电子注入增强(IE)效应，把这个现象可称为空穴注入增强(IE)效应。IE效应可以显著减低器件的通态压降。

由于p⁺阳极区与n⁺浮置区和n^-基区两个区域相接，并且n⁺浮置区的掺杂浓度远远高于n^-基区的掺杂浓度，所以，IEC-GCT的阳极pnp晶体管可以认为是由p⁺阳极区、n^-基区和p基区形成的pnp₁，以及由p⁺阳极区、n⁺浮置区、n^-基区和p基区形成的pnp₂组成的双发射极晶体管。如图1a中所示的等效电路，pnp₂晶体管的基-射极电压V_be(pnp2)可用下式来表示：

V_be(pnp2)＝V_be(pnp1)+R_AI_A(pnp1) (1-1)

当器件两端刚开始加上电压U_AK时，阳极电流I_A较低，主要流过pnp₁晶体管。随着阳极电流I_A的不断增加，阳极区的电阻R_A上的压降增加，则V_be(pnp1)下降，使pnp₁的空穴注入下降，于是更多的电流流过pnp₂。由于pnp₂是一个宽基区晶体管，并且其n⁺浮置区的浓度远高于n^-基区，所以pnp₂的注入效率低于pnp₁。这说明在阳极电流较小时，阳极注入效率由pnp₁晶体管的参数决定，其值较大；在阳极电流较大时，阳极注入效率由pnp₂晶体管的参数决定，其值变小。可见，IEC-GCT的阳极注入效率随阳极电流变化。这有利于改善器件的开关特性。

3、关键参数

IEC-GCT中的IE效应强弱的取决于阳极区的电阻R_A的大小。阳极区的电阻R_A越大，空穴IE效应越明显，阳极注入效率的随阳极电流的变化就越大。而R_A的大小与其掺杂浓度和接触面积有关。阳极区的掺杂浓度越低，接触面积越小，即剖面越窄，R_A就越大；但是，阳极剖面的宽度受短路环或浮置环宽度的限制，其最大值为阴极条宽。

为了评价IEC-GCT结构的特性，根据图1a建立了IEC-GCT的结构模型，并取阳极表面的掺杂浓度N_pS在1×10¹⁸～2×10¹⁹cm^-3范围内变化，覆盖在p⁺阳极区的氧化层宽度w_ox在10～75μm范围内变化，厚度z_ox在0.3～2μm范围内变化。此外，其它区域的掺杂浓度和结构参数均与SA-GTO相同。基于该模型，利用半导体器件模拟软件MEDICI对IEC-GCT的导通特性、阻断特性和开关特性分别进行了模拟，并与具有相同基区结构参数的SA-GTO和GTO进行了比较。为了说明IEC-GCT与现有的GCT有相似的优良特性，图中还列出了GCT与具有相同基区结构参数的SA-GTO和GTO的特性比较。

1、导通特性

首先，对IEC-GCT导通期间的载流子分布进行了模拟。图3a、b分别给出了具有相同基区结构参数的三种器件在导通期间的电子和空穴沿阴极中心的纵向分布的比较。

由图3a①和3b①可见，除了阴极区和阳极区之外，每个器件的n^-基区和p基区中的电子浓度和空穴浓度处处相等。且三种器件靠近阴极侧的n^-基区的载流子浓度相等，而靠近阳极侧的n^-基区的载流子都浓度差别很大。在靠近阳极pn结处，GTO中电子和空穴的浓度最高，SA-GTO中电子和空穴的浓度最低；IEC-GCT中电子和空穴的浓度居中，且明显大于SA-GTO中电子和空穴的浓度，这说明在IEC-GCT中存在空穴IE效应。并且IEC-GCT中的载流子浓度与图3a②和3b②所示的GCT中的载流子浓度相当。图3c给出了IEC-GCT与SA-GTO、普通GTO导通期间的电子沿阳极pn结平面的横向分布的比较。由图可见，在靠近阳极pn结平面的n^-基区中，GTO中的载流子浓度处处相等，其横向分布近似为一条直线；SA-GTO中的载流子浓度存在最小值；IEC-GCT中的载流子浓度存在最小值，但介于两者之间。IEC-GCT中的电子和空穴浓度增加表明其中确存在空穴IE效应。

其次，对IEC-GCT导通期间的I-V特性进行了模拟。图4a给出了具有相同基区结构参数的IEC-GCT与SA-GTO和GTO三种器件导通期间的I-V特性比较。由图可见，IEC-GCT的导通特性介于IEC-GCT和SA-GTO之间，并且当电流密度J_A较小时，与GTO的相近；当电流密度J_A较大时，压降增加，与SA-GTO的相近。这说明IEC-GCT有比SA-GTO更好的通态特性。图4b给出了具有相同基区结构参数的GCT与SA-GTO和GTO三种器件导通期间的I-V特性比较。由图可见，GCT的导通特性比GTO和SA-GTO的导通特性相近，这说明当基区结构参数相同时，透明阳极弱掺杂对GCT的通态特性影响并不大。实际的GTO和SA-GTO器件的基区远比GCT的厚，而导致GTO和SA-GTO的通态压降较大。

2、阻断特性

对IEC-GCT阻断期间的I-V特性进行了模拟。图5a给出了具有相同基区结构参数的IEC-GCT与SA-GTO和GTO三种器件阻断期间的I-V特性比较。由图可见，IEC-GCT的阻断电压与GTO完全相同，并且比SA-GTO的小大约100V。这是因为IEC-GCT中存在IE效应，使得其阳极pnp晶体管的电流增益与GTO相近，且高于SA-GTO。而阻断电压随其阳极pnp晶体管的电流增益增加而下降，所以，IEC-GCT的阻断电压比SA-GTO的稍低。图5b给出了具有相同基区结构参数的GCT与SA-GTO和GTO三种器件阻断期间的I-V特性比较。由图可见，GCT的阻断电压远远高于GTO和SA-GTO的阻断电压。这是因为GCT中存在FS层，n^-基区的电场可在FS区中得以压缩，导致其电场分布为梯形，而GTO和SA-GTO的电场分布则为三角形。所以，为了获得相同的阻断电压，通常GTO和SA-GTO的n^-基区厚度大约是GCT的n^-基区厚的2倍。

3、开通特性

对IEC-GCT的开通特性进行了模拟。首先，对IEC-GCT开通期间的阳极注入效率进行了模拟。图6a给出了具有相同基区结构参数的三种器件开通期间的阳极注入效率随阳极电流密度变化的比较。其中，①为IEC-GCT与SA-GTO和GTO的比较，②为GCT与SA-GTO和GTO的比较。由图6a①可见，当J_A<140A/cm²，GTO的γ_p最高，且γ_p→1；SA-GTO的γ_p最低；而IEC-GCT的γ_p则介于两者之间。当J_A>140A/cm²时，IEC-GCT的γ_p随J_A下降，甚至低于SA-GTO的γ_p。同时，γ_n随J_A的变化与γ_p随J_A的变化趋势正好相反。这是因为，对GTO而言，其p⁺阳极区浓度远高于其n^-基区的浓度，导致阳极J_p>>J_n，故γ_p→1，γ_n→0。但对SA-GTO而言，n⁺短路区使得阳极J_n增加，并满足J_p<<J_n，故γ_p<<1，γ_n>>0。对IEC-GCT而言，当J_A较低时，γ_p由阳极的pnp₁晶体管决定，并满足J_p>>J_n，故γ_p≈1。当J_A较高，γ_p则由阳极pnp₂，晶体管决定，且γ_p<1。这表明IEC-GCT的γ_p随J_A而变化，并且在低的J_A下，γ_h很高，在较高的J_A下，γ_e很高。由图6a②可见，GCT的阳极注入效率也随阳极电流密度而变化。可见，IEC-GCT与GCT的阳极注入效率非常相似。

图6b给出了具有相同基区结构参数的三种器件在相同的门极驱动条件下开通时的阳极电压和阳极电流随时间变化的波形比较。其中，①是IEC-GCT与SA-GTO和GTO比较，②是GCT与SA-GTO和GTO比较。由图6b①可见，IEC-GCT的开通比SA-GTO快，但比GTO慢。这是因为IE效应导致IEC-GCT在低电流密度下的γ_p比SA-GTO的高；因此，IEC-GCT的开通特性比SA-GTO要快。图6b②相比较而言，GCT的开通特性也介于SA-GTO和GTO之间。

4、关断特性

对IEC-GCT的关断特性进行了模拟。图7a给出了具有相同基区结构参数的三种器件在相同的门极条件下关断时的阳极电压和阳极电流随时间变化的波形比较。其中，①为IEC-GCT与SA-GTO和GTO比较，②为GCT与SA-GTO和GTO比较。由图7a①可见，IEC-GCT的关断比GTO快，但比SA-GTO慢。这是因为SA-GTO在关断时，其n⁺短路区为电子提供了一个低阻通路，导致关断速度很快。而GTO在关断时n^-基区的电子无法穿过p⁺阳极区1，只能通过与n^-基区中的空穴复合来消失，并且高电流密度下γ_p较高，不利于关断。对IEC-GCT而言，高电流密度下IEC-GCT的γ_p比GTO的低，有利于关断；并且n^-基区的电子在关断时除了空穴复合外，还可积累在氧化层附近在n⁺浮置区内。由图7a②可知，GCT的关断特性也介于SA-GTO和GTO之间。

图7b给出了IEC-GCT和现有GCT在关断期间电子矢量分布的比较。由图7b①可见，关断期间存贮在n^-基区的大量非平衡载流子必须消失，由于IEC-GCT的阳极处存在氧化层，电子不能直接从n⁺浮置区流出，所以，在外加正向电压下，一部分电子积累在靠近氧化层n⁺浮置区内，一部分电子与阳极注入的空穴复合尽快消失，从而使器件快速恢复关断。由图7b②可见，由于透明阳极区的厚度较薄，关断时n^-基区的电子可直接穿过透明阳极到达阳极欧姆接触，使器件快速关断。

上述特性分析表明，IEC-GCT不仅具有与现有GCT器件相似的特性，还具有与SA-GTO相当的简单的制作工艺和低成木，因此，用IEC-GCT来代替现有GCT和SA-GTO可望更好地满足于大功率领域的应用。

本发明门极换流晶闸管的特点还在于阳极掺杂浓度N_pS、附加的氧化层的厚度z_ox和宽度w_ox参数值的控制。

图8给出了z_ox、w_ox和N_pS对IEC-GCT器件导通期间I-V特性的影响。相比较而言，z_ox的变化对I-V特性的影响很小；w_ox和N_pS的变化对I-V特性的影响较大。由图8a可见，当N_pS和w_ox保持不变，z_ox在0.3～2μm范围内变化时，导通特性几乎不变。说明z_ox不需要精确的控制。由图8b可见，当N_pS和t_ox保持不变，w_ox在10～75μm范围内变化时，随着w_ox的减小，导通特性变好。这是因为w_ox越小，有效阳极面积越大，给定电流密度下的通态压降就会下降。由图8c可见，当z_ox和w_ox保持不变，N_pS在1×10¹⁸cm^-3～2×10¹⁹cm^-3μm范围内变化时，随着N_pS的增加，导通特性变好。可见，当w_ox越小、N_pS越高时IEC-GCT的通态特性越好。

图9给出了w_ox和N_pS对导通期间阳极注入效率γ的影响。相比较而言，N_pS对γ的影响较大，w_ox对γ的影响较小。由图9a可见，当N_pS和z_ox保持不变，随着w_ox的增大，低电流密度下的γ_h和γ_e基本保持不变，高电流下的γ_h下降，γ_e上升。这是因为w_ox越大，阳极剖面变窄，R_A增加，导致pnp₂晶体管的γ_h更小。由图9b可见，当w_ox和z_ox保持不变，随着N_pS的减小，低电流密度下的γ_h较高，γ_e较低；高电流下的γ_h下降，γ_e上升。这是因为N_pS减小，R_A增加，导致pnp₂晶体管的γh更小。可见，当w_ox越大、N_pS越低时IEC-GCT的关断特性越好，但对通态特性不好。所以，w_ox和N_pS的选择要兼顾通态特性和关断特性。基于上述分析，并结合实际工艺，z_ox、w_ox和N_pS的值可分别选择在0.3m、25μm和5×10¹⁸cm^-3左右。于是，z_ox的值与实际工艺中常规的掩蔽膜厚度接近，便于阳极氧化膜可以与阴极区扩散的掩蔽膜同时形成。w_ox值与光刻最小的特征尺寸相近。故w_ox值不需要特别精确控制，只要盖住阳极区及n⁺浮置区的pn结表面即可。另外，N_pS的值与透明阳极的表面浓度接近。可通过降低杂质源中的稀释液的配比来实现。所以说，阳极氧化层的引入几乎不会增加IEC-GCT的工艺难度。

图9c给出了现有GCT的透明阳极掺杂浓度对其导通期间阳极注入效率γ的影响。有图可见，当透明阳极区的厚度保持不变，N_pS在1×10¹⁸cm^-3～1×10¹⁹cm^-3μm范围内变化时，随着透明阳极的掺杂浓度N_p1的减小，阳极注入效率γ随阳极电流的变化也会增强。与图9b相比较而言，IEC-GCT与现有GCT的γ均随J_A而变化，且变化趋势很相似，即在低电流密度下，两者的空穴注入效率较高，电子注入效率较低，有利于器件开通；在高电流密度下，两者的空穴注入效率下降，电子注入效率升高，有利于器件关断。这说明IEC阳极与透明阳极具有相似的注入效率，所以，用IEC阳极来替代透明阳极是完全可行的。

IEC-GCT结构的特殊之处是在SA-GTO的阳极欧姆接触处增加氧化层，将n⁺短路区形成一个浮置区，取代了现有GCT的透明阳极和FS层结构，而该结构实现的关键是阳极氧化层的制作及欧姆接触的实现。

目前，SA-GTO的制作工艺已经成熟，其前段工艺完全适合IEC-GCT。只要在SA-GTO工艺的基础上做以下两个改进：一是在阳极欧姆接触制作前，需要增加一次光刻工艺，以形成阳极局部的氧化层。二是为了防止合金过程中Al在氧化层中扩散，采用多层金属化电极和快速退火处理(RTP)工艺，并采用与现有GCT相似的压接式封装。可见，IEC-GCT的制作工艺简单易行。

具体实施可按以下步骤实现：

1)采用SA-GTO的制作工艺形成IEC-GCT的各个掺杂区。需要注意的是，在形成IEC-GCT的阳极区时，可采用低温涂层扩散，并通过稀释的B₂O₃源的浓度来实现(当B₂O₃源：无水乙醇的比例为1：40时，可达到掺杂浓度为5×10¹⁸cm^-3的阳极区)。

2)为了形成阳极附加的氧化层，需要增加一张光刻版，其版图尺寸可根据阳极附加氧化层的宽度来确定。图10给出了形成阳极区附加氧化层的光刻版示意图。其中a为阳极含有单个浮置环时的单元结构示意图(正面俯视)，b为阳极区覆盖氧化层后的IEC-GCT管芯光刻版的示意图(背面俯视)。该方法可推广到阳极含有多个浮置环的IEC-GCT器件。

3)IEC-GCT阳极欧姆接触的实现可采用多层金属化(上粘附层+阻挡层+下粘附层)技术，即多层金属膜的蒸发和刻蚀后再采用RTP进行快速退火。选择Ti膜作为上粘附层比较合适，因为Ti与Si/SiO₂浸润性好、粘接力强、热膨胀系数与Si相近，且与Si的欧姆接触系数小。下粘附层属于芯片最外层，金属Ag、Au的性能稳定、不易氧化、容易焊接且具有良好的导电和导热性能，均符合要求。从经济角度出发，选择Ag作为下粘附层。阻挡层的作用是防止焊料直接与上粘附层接触，以阻挡上、下粘附层之间的相互扩散。由于Ni的热膨胀系数介于Ti和Ag之间，且其热匹配性能良好，可选择Ni膜作为阻挡层。具体做法可参照功率晶体管的多层金属化工艺来实施。

Claims

1.一种注入效率可控的门极换流晶闸管，以SA-GTO的结构为基础，其特征在于，在SA-GTO的阳极欧姆接触处附加一层氧化层，使n⁺短路区成为一个浮置区，所述氧化层的厚度z_ox为0.3～1μm，宽度w_ox为10～50μm。

2.按照权利要求1所述的门极换流晶闸管，其特征在于，阳极表面的掺杂浓度N_pS为3×10¹⁸～7×10¹⁸cm^-3。

3.按照权利要求1所述的门极换流晶闸管，其特征在于，所述阳极欧姆接触处附加的氧化层为SiO₂。