Тиристор

 

ТИРИСТОР, содержащий зашунтированный Пр эмиттерный слой, Рд-базовую область, Пр-базовую область и pg-эмиттерный слой, отличающийся тем, что, с целью увеличения инжектирующей способности тиристора при высоких рабочих токах и напряжениях, акцепторнай1 примесь введена с уменьшением концентрации от п -эмиттерного слоя вглубь рц-базовой области, причем ее коицентрация на границе с Пс эмнттерным слоем находится в инт ерв апе

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

31 у Н 01 L 29/74

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 2675300/18-25 (22) 12,10.78 (31) !23235/77 (32) 14. 10. 77 (33) Япония (46) 23.04.84. Бюл. В 15 (72) Цутому Яцуо, Наохиро Момма, Иасаеси Паито и Иасахиро Окамура (Япония) (7l) Хитачи ЛТД (Япония) (53) 621.382(088.8) (56) I. С.К. Chu et а1. Proceeding

of the 5 Conference on Solid

State Devices. Tokyo, 1973, Supp.1.

L. J .А.А.,v..43, 1974»

2. Патент США Ф 3990091, кл. Н 01 29/74, опублик. 1976 (прототип).

„„SU,., 1088676 А (54) (57) ТИРИСТОР содержащий saшунтированный 0 -эмиттерный слой, р>-базовую область, пб-базовую область и о -эмиттерный слой, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения инжектирующей способности тиристора при высоких рабо- чих токах и напряжениях, акцепторнаЗ примесь введена с уменьшением концентрации от п -эмиттерного слоя вглубь р -базовой области, причем ее концентрация на границе с п -эмиттерным слоем находится в инЕ тервале (1-8) -10 " см >, листовое, сопротивление р -базовой области в интервале 500-!500 Ом/о, ширина ра-базовой области — в интервале Е

90-110 мкм при глубине ь -эмиттерE ного слоя порядка 10 мкм.

1088676

Изобретение относится к силовой полупроводниковой электронике и может быть использовано при конструировании мощных тиристоров на большие напряжения и токи. 5

Известен тиристор, в котором для улучшения таких параметров, как стойкость к скорости нарастания налряжения (dn/dt), .время выключения (t ), рабочая температура (Т ), блокирующие напряжения в прямом и обратном направлениях (!1 „, „ ®), рВ -базовой

I области использует двойной профиль акцепторной примеси с высоким градиентом на границе с и -эмиттерным сло- !5

t ем и с низким градиентом на границе с пВ -базовой- областью (коллекторный р-и переход), причем концентрация акцепторной примеси вблизи и -эмитР терного слоя более 101ьсм, обычно 20 на уровне 10 " -10 "Всм з Г11

Повьппение du/dt стойкости, тиристора обусловлены снижением коэффициента инжекции п -p -эмитE 6 терного перехода, а повышение

U! объясняется снижением электрRe„РРв рйческого поля в области коллекторного р -и перехода за счет низкого градиента концентрации акцепторной примеси вблизи перехода. Однако при конструировании тиристоров на боль" шие токи (для линий электропередачи на постоянном токе), т.е. структур большой площади более 3-4 дюймов, оказывается технологически очень 35 трудно обеспечить однородность участ" ка р -базовой области с высоким rpaЬ диентом акцепторной примеси по всей площади прибора, вследствие чего существенным образом снижается про- 40 цент выхода. годных приборов.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является тиристор, содержащий зашунтированный

Э

ПE-эмиттерный слой, рВ-базовую об- 45 ласть, и -базовую область и р -эмиттерный слой (2."!.

В известном устройстве используется Р "базовая область без участка

В с высоким градиентом концентрации, 50 т.е. повышается коэффициент инжекции hE-эмиттерного перехода, что снижает падение напряжения на открытой р-и-р-и структуре, а чтобы сохранить du/dt.è t в базовых

S областях убивается время жизни носителей с помощью электронного облучения, Известное устройство применимо при изготовлении тиристоров, 156= ботающих в частотно-импульсных режимах, т.е. для относительно тонких структур и, следовательно, для приборов с невысоким напряжением ((2000 В).

Целью изобретения является увеличение инжектирующей способности тиристора при высоких рабочих токах и напряжениях.

Указанная цель достигается тем, что в тиристоре, содержащем зашунтированный и<-эмиттерный слой, рв-базо» вую область и -базовую область и

6 р -эмиттерный слой, акцепторная примесь введена с уменьшением концентрации от и<-эмиттерного слоя вглубь

РВ-базовой области, причем ее концентрация на границе с и -эмиттерЕ ным слоем находится в интервале (1"8) 10" cì, листовое сопротивление рВ-базовой области — в интервале 500-1500 Ом/о, ширина рВ-базовой области — в интервале 90-110 мкм при глубине h -эмиттерного слоя поЕ рядка !О мкм.

Изобретение позволяет устранить ряд принципиальных проблем разработ ки и изготовления высоковольтных тиристоров большой площади, т.е. на большие нагрузочные токи. Вследствие того, что исключается необходимость создания участка ра-базовой области с высоким градиентом концентрации акцепторной примеси, обеспечивается высокий уровень однородности профиля р -базовой области

В по большой площади, при этом отпада" ет необходимость жесткого контроля поверхностного сопротивления и т.д.

Необходимость создания глубокого коллекторного перехода (100-120 мкм) также позволяет обеспечить однородность глубины его залегания на большой площади, если учесть особенности диффузионной технологии изготовления р-и-р-и структур.

Совокупность параметров тиристорной структуры Н о (1-8) 10 см З

R В1, (500-1500) Ом/а, Mp = 90110 мкм, h h+ = 10 мкм взаимообусловлена. Если Н зр = 1 ° 10 см

15 -3 то N p = !500 Ом/а, Ир = 110 мкм при h !О мкм = const.

h+

Если !1 = 90 мкм, Ngp 8» х!О " см >, Rzp = 500 Ом/о при

h „„ 10 мкм. Объясняется это необходимостью обеспечения одновременно

1088676 высоких значений du/dt, di/dt стой- в интервале 500-1500 Ом/ц . Затем кости, Т, U ®„ „ низких значений структуры окисляются, делается фото

Юс, tq, поскольку du/dt, Т прямо литография под диффузию фосфора, пропорциональны, а di/dt обратно Диффузия фосфора ведется при пропорциональны значениям М р 1100 С в течение нескольких ча1 1 3 В

В сов, чтобы образовался П -эмнттерный

Пример. В исходный кремний слой глубиной порядка !О мкм с noh-типа проводимости с удельным со- верхностной концентрацией порядка противлением 200-300 Ом/см, диамет-. lO "см . Затем наносятся омичесром 85-110 мм и толщиной около 1 мм !0 кие контакты на катод, управляющий проводится диффузия алюминия с обе- электрод, анод сплавляется с У-комих сторон пластины, в результате пенсатором, делается фаска, которая чего образуется Ps -базовая область защищается соответствующим компауни р -эмиттерный,слой с глубиной по- дом и о рядка 1-50 мкм (режим диффузии 1250 С !g Предлагаемое изобретение позволит в атмосфере кислорода 50-70 ч),Пос- создать тиристор, работающий в усле этого методом химического трав- ловиях высоких напряжений. и больших ления достаточно однородно снима" токов, что делает возможность исется слой глубиной 40-60 мкм до не- пользовать его для передач больших обходимого листового сопротивления электрических энергий.

Составитель

Редактор Л. Гратилло Техред В,Далекорей Корректор В.Бутяга

Заказ 2713/55

Тираж 683 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4