Тиристор

 

Тиристор, выполненный на основе n-р-n-р- структуры с шунтами р-типа в n-эмиттере и с концентрацией акцепторной примеси в р-базе под n-эмиттером по всей площади на расстоянии 3 - 8 мкм, не превышающей 5 · 10¹⁵ см^-3, отличающийся тем, что, с целью повышения динамических и частотных параметров, повышения напряжения и предельного тока при сохранении малых значений прямых падений напряжений, в области шунтов на том же расстоянии под n-эмиттером выполняются дополнительные участки с концентрацией акцепторной примеси, составляющей не менее 5 · 10¹⁶ см^-3.

Изобретение относится к области конструирования полупроводниковых приборов с p-n-переходами и может быть использовано для изготовления тиристорных структур. Известна конструкция тиристорной структуры n-p-n-p-типа с двойным профилем концентрации акцепторной примеси в p-базовой области [1] Часть области с низким градиентом концентрации в области коллекторного перехода способствует повышению блокирующего напряжения. Участок p-базы с высоким градиентом концентрации необходим с одной стороны для создания ускоряющего электрического поля, повышающего быстродействие тиристора, с другой стороны для повышения эффективности шунтировки n-эмиттера. Однако высокий уровень легирования акцепторной примеси непосредственно под n-эмиттером ухудшает его инжекционную способность и, как следствие, ухудшает нагрузочную способность прибора, ведет к увеличению токов управления. Наиболее близким техническим решением является тиристор, выполненный на основе n-p-n-p-структуры с шунтами p-типа в n-эмиттере и концентрацией акцепторной примеси в p-базе под n-эмиттером по всей площади на расстоянии 2-8 мкм, не превышающей 5·10¹⁵ см^-3 [2] Однако такая конструкция p-базовой области, позволяющая существенно снизить прямые падения напряжения в открытом состоянии, ухудшает динамические характеристики (dn/dt, di/dt) прибора, термостабильность, быстродействие и т.д. Целью изобретения является повышение динамических и частотных параметров, повышение напряжения и предельного тока при сохранении малых значений прямых падений. Указанная цель достигается тем, что в известной конструкции тиристора, выполненной на основе n-p-n-p-структуры с шунтами p-типа в n-эмиттере и концентрацией акцепторной примеси в p-базе под n-эмиттером по всей площади на расстоянии 3-8 мкм, не превышающей 5·10¹⁵ см^-3 в области шунтов на том же расстоянии под n-эмиттером выполняются дополнительные участки с концентрацией акцепторной примеси, составляющей не менее 5·10¹⁶ см^-3. На чертеже представлены концентрационные профили легирования четырехслойной структуры: n-базовой области 1, p-базовой области 2 под n-эмиттером, p-базовой области 3 в области шунта, n-эмиттера 4 и p-эмиттера 5. Эффективность шунтировки может быть обеспечена, если концентрация акцепторной примеси (В, Ga) на поверхности будет не менее 10¹⁸ см^-3, именно это значение обусловливает необходимость (условие) того, чтобы на глубине 3-8 мкм под n-эмиттером концентрация акцепторной примеси составляла не менее 5·10¹⁶ см^-3. Изобретение позволяет за счет низкой концентрации в области p-базы под n-эмиттером улучшить динамические параметры (di/dt), обеспечить низкое значение падения напряжения, т.е. повысить предельный ток, а за счет повышенной концентрации акцепторной примеси в области шунтов повысить стойкость dn/dt и улучшить блокирующее напряжение и частотные свойства тиристора. Тиристор может быть изготовлен, например, следующим образом. Первоначально известными методами диффузии формируется p-n-p-структура с малой поверхностной концентрацией примесей со стороны будущей p-базы, затем операциями окисления, фотолитографии и диффузии фосфора завершается изготовление p-n-p-n-cтруктуры. Далее в структуры производится диффузия Ga из газовой фазы в инертной среде, которая идет только в местах p-областей (шунтировки, p-базы, p-эмиттера), а в местах n-эмиттера с высокой концентрацией фосфора и диффузии значительно замедляется и практически не идет. Диффузионный фронт Ga обгоняет в местах шунтировки фронт n-p-перехода и заходит на 5-20 мкм глубже его. После диффузии производится охлаждение структур, далее следуют операции создания контактов и т.д. Применение предложенной конструкции в тиристорах позволит значительно улучшить их динамические и частотные параметры, повысить номинальное напряжение и предельный ток.

Формула изобретения

Тиристор, выполненный на основе n-р-n-р- структуры с шунтами р-типа в n-эмиттере и с концентрацией акцепторной примеси в р-базе под n-эмиттером по всей площади на расстоянии 3 8 мкм, не превышающей 5 · 10¹⁵ см^-3, отличающийся тем, что, с целью повышения динамических и частотных параметров, повышения напряжения и предельного тока при сохранении малых значений прямых падений напряжений, в области шунтов на том же расстоянии под n-эмиттером выполняются дополнительные участки с концентрацией акцепторной примеси, составляющей не менее 5 · 10¹⁶ см^-3.

РИСУНКИ

Рисунок 1

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 36-2000

Извещение опубликовано: 27.12.2000        

---