SU1088676A3 - Тиристор - Google Patents

Abstract

ТИРИСТОР, содержащий зашунтированный Пр эмиттерный слой, Рд-базовую область, Пр-базовую область и pg-эмиттерный слой, отличающийс  тем, что, с целью увеличени  инжектирующей способности тиристора при высоких рабочих токах и напр жени х, акцепторнай1 примесь введена с уменьшением концентрации от п -эмиттерного сло  вглубь рц-базовой области, причем ее коицентраци  на границе с Пс эмнттерным слоем находитс  в инт ерв апе

Description

00

ос

О5 vl

О5 1108 Изобретение относитс  к силовой полупроводниковой электронике и может быть использовано при конструировании мощных тиристоров на большие напр жени  и токи. Известен тиристор, в котором дл  улучшени  таких параметров, как стойкость к скорости нарастани  напр жени  (dn/dt), -врем  выключени  (t), рабоча  температура (Т-) блокирующие напр жени  в пр мом и обратном направлени х (Up дд,), pg -базовой области использует двойной профиль акцепторной примеси с высоким градиентом на границе с п -эмиттерным елоем и с низким градиентом на границе с Пц -базовой областью (коллекторный р-г переход), причем концентраци  акцепторной примеси вблизи п,.-эмит . 1i с терного сло  более , обычно на уровне СП. Повышение do/dt стойкости, tn тиристора обусловлены снижением коэффициента инжекции Г(-р эмиттерного перехода, а повышение %RM объ сн етс  снижением элек рического пол  в области коллекторного р-п перехода за счет низкого градиента концантрации акцепторной примеси вблизи перехода. Однако при конструировании тиристоров на большие токи (дл  Линий электропередачи на посто нном токе), т.е. структур большой площади более 3-4 дюймов, оказываетс  технологически очень трудно обеспечить однородность учас ка рд -базовой области с высоким гра диентом акцепторной примеси по всей площади прибора, вследствие чего существенным образом снижаетс  процент выхода, грдных приборов. Наиболее близким к изобретению техническим решением  вл етс  тирис тор, содержащий зашунтированный Пр-эмиттерный слой, pg-базовую область , tig -базовую область и р -эмит терный слой 2J. В известном устройстве используетс  pg-базова  область без участка с высоким градиентом концентрации, т.е. повьш1аетс  коэффициент инжекции hg-эмиттерного перехода, что снижает падение напр жени  на открытой р-п-р-п структуре, а чтобы сохранить du/dt.n tn, в базовых област х убиваетс  врем  жизни носи телей с помощью электронного облучени . Известное устройство примени 2 мо при изготовлении тиристоров, 153 ботающих в частотно-импульсных режимах , т.е. дл  относительно тонких структур и, следовательно, дл  приборов с невысоким напр жением ( 2000 В). Целью изобретени   вл етс  увеличение инжектирующей способности тиристора при высоких рабочих токах и напр жени х. Указанна  цель достигаетс  тем, что в тиристоре, содержащем зашунтированный пg-эмиттерный слой, р -базо вую область Пр-базовую область и pg-эмиттерный слой, акцепторна  примесь введена с уменьшением концентрации от ng-эмиттерного сло  вглубь Pg-базовой области, причем ее концентраци  на границе с Пс эмиттерным слоем находитс  в интервале ( J-8) , листовое сопротивление рр баэовой области - в интервале 50(Ы500 Ом/а, ширина pg-базовой области - интервале 90-110 мкм при глубине п -эмиттерного сло  пор дка 10 мкм. Изобретение позвол ет устранить р д принципиальных проблем разработ ки и изготовлени  высоковольтных тиристоров большой площади, т.е. на большие нагрузочные токи. Вследствие того, что исключаетс  необходимость создани  участка pg-базовой области с высоким градиентом концентрации акцепторной примеси, обеспечиваетс  высокий уровень однородности профил  pg-базовой области по большой площади, при этом отпадает необходимость жесткого контрол  поверхностного сопротивлени  и т.д. Необходимость создани  глубокого коллекторного перехода (100-120 мкм) также позвол ет обеспечить однородность глубины его залегани  на большой площади, если учесть особенности диффузионной технологии изготовлени  р-п-р-п структур. Совокупность параметров тиристорНОЙ структуры N др (1-8) 10 , R 5рц (500-1500) Ом/а, Wp 90110 мкм, h,, 10 мкм взаимообу1 . словлена. Если N то Ngp 1500 Ом/о, WP ПО мкм при hj -vlO мкм const. 90 мкм, NSP 8 X Если WP , RSP 500 ОмЛа при /С h мкм. Ой. сн етс  это необходимостью обеспечени  одновременно

высоких значений du/dt, di/dt стой- кости, Tj, UJJpд др низких значений рм Ч поскольку du/dt, Т. пр мо пропорциональны, а di/dt o6patHO пропорциональны значени м И,

SPfi

и W|

РВП р и м е р. В исходный кремний П-тнпа проводимости с удельным сопротивлением 200-300 Ом/см, диаметг ром 85-110 мм и толщиной около 1 мм проводитс  диффузи  алюмини  с обеих сторон пластины, в результате чего образуетс  pg-базова  область и PJ -эмиттерный .слой с глубиной пор дка 150 мкм (режим диффузии 1250 в атмосфере кислорода 50-70 ч).После этого методом химического травлени  достаточно однородно -снимаетс  слой глубиной 40-60 мкм до необходимого листового сопротивлени 

в интервале 500-1500 Ом/р. Затем структуры окисл ютс , делаетс  фото литографи  под диффузию фосфора, иффузи  фосфора ведетс  при llOO C в течение нескольких часов , чтобы образовалс  Ир-эмиттерны слой глубиной пор дка 10 мкм с поверхностной концентрацией пор дка . Затем нанос тс  омические контакты на катод, управл юпо1й злёктрод, анод сплавл етс  с W-KOMпенсатором , делаетс  фаска, котора  защищаетс  соответствующим компаундом .

Предлагаемое изобретение позволи создать тиристор, работающий в услови х высоких напр жений и больших токов, что делает возможность использовать его дл  передач больших злектрических энергий.

Claims (1)

1. ТИРИСТОР, содержащий зашунтированный п^-эмиттерный слой, ρθ-базовую область, ηθ-базовую область и р_Е-эмиттерный слой, отличающийся тем, что, с целью увеличения инжектирующей способности тиристора при высоких рабо-^! чих токах и напряжениях, акцепторная примесь введена с уменьшением концентрации от п_Е-эмиттерного слоя вглубь р_в-базовой области, причем ее концентрация на границе с г»_Е-эмиттерным слоем находится в интервале (1-8)-Ю^см*³ , листовое сопротивление ρ_β -базовой области в интервале 500-1500 Ом/α, ширина р_в-базовой области - в интервале 90-110 мкм при глубине η ^-эмиттерного слоя порядка 10 мкм.