Способ изготовления кристалла с диффузионным p - n-переходом

 

Сущность изобретения: с кристалла в виде шестигранника снимают фаску в виде усеченного конуса. Величину бокового скоса контролируют по диаметру верхней площадки. 1 ил.

Изобретение может быть использовано при изготовлении высоковольтных диодов, транзисторов и тиристоров с управляемым лавинообразованием поверхности.

Известны технических решения, с помощью которых на кристаллах четырехугольной формы V-образным резцом формируют фаску, а затем разделяют пластину на кристаллы струной либо диском [1] .

Недостаток этих способов состоит в том, что, во-первых, он применим для создания преимущественно четырехгранных кристаллов, и во-вторых, по углам четырехугольника распределение поля отличается от такового непосредственно для самих граней. Последнее обстоятельство приводит к невоспроизводимости обратной ветви ВАХ, либо требует определенных ухищрений при травлении кристаллов, чтобы уменьшить эту неоднородность поля.

Известен способ изготовления кристаллов в форме правильных многогранных призм [2] . Фаска на таких кристаллах может сниматься путем шлифования торцов металлической полусферой, совершающей вращательно-колебательные движения. Кристалл при снятии фаски прижимается упругим пестиком к внутренней поверхности полусферы. Этот способ взят в качестве прототипа. Недостаток способа состоит в том, что в нем, как и в случае четырехгранного кристалла, имеет место значительная неоднородность бокового поля, снижающая потенциальные возможности приборов.

Сущность изобретения заключается в том, что шлифование торцов шестигранного кристалла под фаску осуществляют вплоть до получения верхней площадки в форме круга диаметром d_min ≅ d ≅ d₀, где d_min≥ е - заряд электрона; V_п - прямое напряжение пробоя; j₀ - ток насыщения р-n-перехода; d₀ - диаметр верхней площадки, соответствующий началу участка насыщения корреляционной кривой Р₀(1/d₀), где Р₀ - предельная мощность рассеяния р-n-перехода в состояние пробоя.

Для сравнительного анализа изготавливались кристаллы круглой и правильной шестигранной формы из кремния марки КЭФ-4,5 Ом˙ см. Изготовление осуществлялось с помощью специального инструмента способом УЗ-резки из пластин с диффузионной структурой р-⁺р-^-n⁺-типа и глубиной залегания р-n-перехода 100 мкм. Толщины пластин 200-230 мкм. После вырезки на кристаллах снималась прямая фаска путем шлифования торцов в металлической полусфере, совершающей вращательно-колебательные движения. Сфера имела внутренний радиус 15 мм. Фаска снималась во времени до тех пор, пока граница р-n-перехода не выходила на нее по всему периметру кристалла, что контролировалось визуально под микроскопом. Аналогично осуществлялось снятие фаски на шестигранном кристалле. Особенность состоит в том, что боковая поверхность кристаллов вдоль диагональных направлений I основания отличается от таковой для направлений II, проходящих через середины противоположных сторон (см. чертеж). Это обусловлено различием в длинах отрезков АВ и СD (АВ = 6,1 мм, CD = 5,3 мм), диаметр круглого кристалла 5,6 мм. Фаска по направлениям I получается как бы состоящей из совокупности плоскостей с различными углами наклона, сменяющими друг друга. Фаска по направлениям II имеет заданный угол наклона α, определяемый, в частности, радиусом полусферы и длиной отрезка СD.

Между крайними вариантами I и II находятся все промежуточные. Кристаллы после снятия фаски травят в смеси кислот НF: HNO₃ состава 1: 1, высушивают и защищают по фаске эмалью.

Использование предлагаемого способа изготовления кристалла обеспечит увеличение раскроя пластин в среднем на 10% без ухудшения качества и надежности изготавливаемых приборов. (56) 1. Авторское свидетельство СССР N 719858, кл. Н 01 L 21/78, 1980.

2. Операционная карта технологического процесса САО 0.46147. ИН.

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КРИСТАЛЛА С ДИФФУЗИОННЫМ P - N-ПЕРЕХОДОМ включающий вырезание кристалла в форме шестигранника, снятия фаски в виде усеченного конуса путем шлифования торцов кристалла и его травление, отличающийся тем, что фаску снимают до получения верхней площадки диаметром d_min ≅ d ≅ d₀, где d_min≥ J_п - предельный ток; j₀ - ток насыщения p-n-перехода;
e - заряд электрона;
V_п - прямое напряжение прибора;
T - температура;
K - постоянная Больцмана;
η - коэффициент идеальности;
d₀ - диаметр верхней площадки, соответствующий началу участка насыщения корреляционной кривой P₀ (1/d), где P₀ - предельная мощность рассеяния p-n-переходом в состояние пробоя.

РИСУНКИ

Рисунок 1