Низковольтный термокомпенсированный стабилитрон и способ его изготовления

 

Изобретение относится к термокомпенсированным стабилитронам - полупроводниковым приборам, предназначенным для жесткой стабилизации рабочего напряжения в радиоэлектронной аппаратуре в условиях изменяющейся температуры окружающей среды. Сущность изобретения: предложен низковольтный термокомпенсированный стабилитрон, содержащий кристалл легированного кремния с образованными в нем основным, компенсирующим и охранным p-n-переходами, защитными диэлектрическими слоями, контактными выступами, контактными металлическими слоями. Согласно изобретению кристалл выполнен из кремния, легированного базовой примесью p-типа проводимости - бором, а основной, компенсирующий и охранный p-n-переходы расположены на границах между базовыми кремнием p-типа проводимости и диффузионными слоями кремния, легированного примесями n-типа проводимости, при этом контактные слои металла расположены непосредственно на поверхностях кремниевого кристалла внутри окон в защитных диэлектрических слоях над областями расположения основного и компенсирующего p-n-переходов, а контактные выступы выполнены из металла и расположены поверх контактных металлических слоев. Способ изготовления низковольтного термокомпенсированного стабилитрона включает изготовление базового кремневого кристалла с основным, компенсирующим и охранным p-n-переходами, защитными диэлектрическими слоями, контактными выступами и контактными металлическими слоями, изготовление двух металлических выводов и герметизацию кристалла и металлических выводов в стеклянном корпусе. Согласно изобретению в качестве базового кристалла используют кремний p-типа проводимости, охранный и компенсирующий p-n-переходы формируют в базовом кремнии диффузией легирующей примеси n-типа проводимости - фосфором, а основной p-n-переход - диффузией примеси n-типа проводимости - мышьяком. Тонкие контактные слои металла наносят непосредственно на поверхности кремниевого кристалла в круговые окна в защитных диэлектрических слоях над областями расположения основного и компенсирующего p-n-переходов, а затем поверх контактных металлических слоев гальваническим методом наносят толстые контактные металлические выступы. Техническим результатом изобретения является создание конструкции и способа изготовления низковольтного термокомпенсированного стабилитрона, для которых исключаются процессы локального эпитаксиального наращивания толстых слоев легированного кремния. 2 с.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к термокомпенсированным стабилитронам /ТКС/ - полупроводниковым приборам, предназначенным для жесткой стабилизации рабочего напряжения в радиоэлектронной аппаратуре /РЭА/ в условиях изменяющейся температуры окружающей среды.

При изменении температуры окружающей среды /Т/ напряжение пробоя обратносмещенного р-n-перехода /U_B/ при заданном обратном токе /I_R/ /см фиг. 1, на которой изображена типовая вольт-амперная характеристика р-n-перехода/ - основного элемента конструкции полупроводникового прибора - меняет свою величину в соответствии с так называемым температурным коэффициентом напряжения пробоя (α_в): где ΔT- изменение температуры окружающей среды, а ΔU_в- соответствующее изменение напряжения пробоя р-n-перехода.

В зависимости от величины напряжения р-n-перехода U_B величина α_в может принимать как положительные, так и отрицательные значения. Для р-n-переходов с напряжением пробоя свыше ≈ 5 В температурный коэффициент характеризуется положительной величиной α_в>0. В то же время температурный коэффициент падения напряжения на прямосмещенном р-n-переходе (α_F) где ΔU_F- изменение напряжения /U_F/ на прямосмещенном р-n-переходе при изменении температуры окружающей среды на величину ΔT, характеризуется только отрицательной величиной: α_F<0 [1].

Последовательное соединение обратносмещенных р-n-переходов с положительными величинами температурных коэффициентов /U_B > 5В/ и прямосмещенных р-n-переходов с присущими им отрицательными величинами температурных коэффициентов прямого падения напряжения (α_F), принцип конструирования термокомпенсированных стабилитронов с результирующим температурным коэффициентом напряжения стабилизации U_ст = U_B + U_F и температурным коэффициентом напряжения стабилизации α_ст= (+)α_в+(-)α_F, (3) где |α_в|≈|α_F|, то-есть с α_ст, близким к нулю, и соответственно с практически неизменным рабочим напряжением U_ст в широком диапазоне рабочих температур.

В частности, хорошо сочетаются обратносмещенный р-n-переход с U_B ≈ 5,5 В и прямосмещенный р-n-переход c U_F ≈ 0,7 В. В этом случае термокомпенсированный стабилитрон характеризуется результирующим напряжением стабилизации U_ст ≈ 6,2 В и температурным коэффициентом напряжения стабилизации (α_ст), близким нулю.

Последовательным соединением р-n-переходов с U_B ≈ 7 В или ≈ 7,4 В с двумя прямосмещенными р-n-переходами /2U_F ≈ 1,4 В/ получают более высоковольтные ТКС с результирующими напряжениями стабилизации соответственно ≈ 8,4 и ≈ 9,0 В.

Предмет настоящего изобретения - низковольтные термокомпенсированные стабилитроны с напряжением стабилизации 6,2 В. Потребность в низковольтных ТКС с U_ст 6,2 В в последние годы заметно превышает потребность в TКС с более высокими уровнями напряжения стабилизации, в частности с U_ст 9,0 В. Последнее объясняется тенденцией снижения уровней рабочих напряжений в современной РЭА, основные элементы которой - маломощные интегральные микросхемы.

Имеются значительные конструктивные и технологические проблемы получения низковольтных термокомпенсированных стабилитронов /НВ ТКС/ с U_ст 6,2 В, обусловленные проблемами управляемого изготовления кремниевых р-n-переходов с напряжением пробоя ≈ 5,5 В, на основе которых конструируются НВ ТКС. Это обусловлено, в свою очередь, известными физическими факторами. В частности, для формирования р-n-переходов с U_B < 6 В необходим кремний с концентрацией базовой легирующей примеси порядка 1 · 10¹⁸ см^-3 и более, что находится на пределе возможного однородного распределения легирующей примеси в кристаллической решетке кремния. Для перекомпенсации базовой примеси с концентрацией такого порядка, то-есть для создания р-n-перехода, требуется компенсирующая примесь противоположного типа проводимости, предельная растворимость которой в кремнии выше концентрации базовой легирующей примеси на два-три порядка, а условия формирования низковольтного р-n-перехода должны обеспечивать в области его залегания предельно высокие градиенты концентрации компенсирующей примеси.

Указанным условиям отвечают технологии получения так называемых р-n-переходов, то-есть р-n-переходов с высоким градиентом концентрации легирующей примеси: сплавная - вплавление в кремний п-типа проводимости алюминия - акцепторной примеси р-типа проводимости, ионного легирования и эпитаксиальная.

Технология изготовления низковольтных р-n-переходов сплавлением алюминия с кремнием утратила свои позиции в связи с недостатотчной надежностью сплавных р-n-структур: выходящий на поверхность кремния сплавной р-n-переход трудно обеспечить надежной диэлектрической защитой.

Технология ионного легирования носит ограниченный характер из-за необходимости использования сверхмощных установок /сотни электронвольт/ и применения специальных конструктивных ухищрений при изготовлении кристалла с р-n-переходами. В частности, возникает необходимость использования структуры с выведением за пределы омического контакта мелким /доли микрометров/ р-n-переходом, так как в процессе работы полупроводникового прибора существует возможность проникновения материала контакта в область залегания р-n-перехода и соответственно деградации его характеристик [2].

Эпитаксиальная технология получения низковольтных р-n-переходов требует использования прецизионного технологического оборудования, является очень энергоемкой и применяет чрезвычайно токсичные материалы: диборан, фосфин, арсин и т.п.

Таким образом, задачи получения низковольтных р-n-переходов и тем более низковольтных термокомпенсированных стабилитронов на их основе носят неординарный характер и отличаются высокой степенью сложности [3].

Альтернативный метод получения низковольтных р-n-переходов - высококонцентрированная диффузия мышьяка в сильнолегированный кремний р-типа проводимости в условиях откачанной до низкого давления кварцевой ампулы. Метод ампульной диффузии мышьяка обеспечивает воспроизводимое формирование резких низковольтных р-n-переходов с напряжением пробоя менее 6 В на достаточной для конструирования стабилитронов глубине /единицы микрометров/ [4].

Мышьяк - донорная примесь n-типа проводимости. Отличается от всех других донорных примесей самой высокой предельной растворимостью в кремнии: до 2 · 10²¹ см^-3 и относительно хорошей совместимостью с решеткой кремния вследствие почти полного совпадения тетраэдрических радиусов атомов мышьяка и кремния. Это свойство мышьяка обеспечивает получение качественных р-n-переходов в кремнии, то-есть без сопутствующего обычно /в случае других донорных примесей/ дефектообразования в области р-n-перехода.

Метод получения низковольтных нетермокомпенсированных стабилитронов /с одним обратносмещенным р-n-переходом/ диффузией мышьяка в р-кремний в условиях эвакуированной ампулы отличается высокой технической и экономической эффективностью в условиях крупносерийного производства. Указанный метод применен также в технологии изготовления низковольтных термокомпенсированных стабилитронов по настоящему изобретению.

Наиболее близким к предлагаемым конструкции низковольтного термокомпенсированного стабилитрона и способу ее изготовления является низковольтный стабилитрон фирмы Thomson Semiconductors [см. 1]. Указанный термокомпенсированный стабилитрон содержит /см. фиг. 2, на которой схематично изображена структура кремневого кристалла стабилитрона-прототипа/ базовый кристалл 1 кремния, легированного примесью n-типа проводимости - фосфором с образованием в нем основным 2, компенсирующим 3 и охранным 4 р-n-переходами, расположенными на границах между кристаллом 1 n-кремния и слоями 5 кремния, легированного примесью противоположного типа проводимости /р-кремний/ - бором, защитные диэлектрические слои 6 оксида кремния, контактные выступы 7 из кремния, легированного бором, контактные слои 8 металла - серебра - поверх кремниевых контактных выступов 7. Кристаллы 1 с указанными активными /р-n-переходы/ и пассивными /диэлектрические и контактные слои/ элементами герметизируются вместе с двумя аксиальными металлическими выводами в цилиндрический стеклянный корпус.

Охранный р-n-переход 4 выполняет в конструкции кристалла 1 термокомпенсированного стабилитрона вспомогательную функцию: исключает возможный неконтролируемый пробой основного р-n-перехода 2 за счет отсечения искривленной кривой его части, в которой напряженность электрического поля выше напряженности поля в плоской части р-n-перехода, а также исключает возможную нестабильность параметров основного р-n-перехода 2 из-за возможных утечек тока по поверхности в случае непосредственного выхода основного р-n-перехода 2 на границу кремний 1 - диэлектрик 6.

Выступы 7 из кремния, сильно легированного акцепторной примесью - бором, выполняют роль источников диффузии бора, формирующей резкий, относительно мелкий /доли микрометров/ основной 2 и более плавный компенсирующий 3 р-n-переходы. Кремниевые выступы 7 выполняют также роль локализованных контактных электродов, предотвращающих закорачивание плоских торцов металлических выводов с гранями кристалла 1 при сборке кристаллов 1 и металлических выводов в стеклянном корпусе.

Кристалл 1 низковольтного термокомпенсированного стабилитрона-прототипа /см фиг. 2/ изготавливают /см. фиг. 3, на которой показана схема изготовления стабилитрона - прототипа/ на основе кремния n-типа проводимости /n-кремний/, легированного донорной примесью - фосфором /стадия А процесса на фиг. 3/. Верхнюю и нижнюю стороны базового кремниевого кристалла 1 покрывают оксидом кремния 6 /стадия Б процесса на фиг. 3/. Оксид кремния 6 выполняет роль защитной маски при последующих диффузионных процессах, а также - защитного диэлектрика в местах выхода р-n-переходов 3, 4 на поверхность кремния 1. Затем /стадия В процесса на фиг. 3/ в слое 6 кремния с верхней стороны кристалла 1 вскрывают кольцевое окно 9, в которое проводят диффузию бора, формирующую кольцевой охранный р-n-переход 4 /стадия Г процесса на фиг. 3/. Заключительный этап диффузии бора ведется в окислительной среде. Образующийся при этом оксид кремния 6 закрывает вскрытое ранее кольцевое окно 9 /стадия Д процесса на фиг. 3/. Далее /стадия Е процесса на фиг. 3/ в оксиде кремния 6 с нижней стороны кристалла 1 методом фотолитографии вскрывают круговое окно 10, в которое /стадия Ж процесса на фиг. 3/ методом толстостенной локальной эпитаксии осаждают кремниевый выступ 7, легированный бором. Затем /стадия З процесса на фиг. 3/ вскрывают круговое окно 11 в оксиде кремния 6 с верхней стороны кристалла 1, в которое также осаждают методом толстостенной локальной эпитаксии выступ 7 из кремния, легированного бором /стадия И процесса на фиг. 3/. Во время высокотемпературнных процессов локальной эпитаксии легированных бором кремниевых выступов 7 последовательно - с нижней /стадия Ж процесса на фиг. 3/ и верхней /стадия И процесса на фиг. 3/ сторон кристалла 1 под выступами 7 образуются соответственно компенсирующий 3 и основной 2 р-n-переходы за счет диффузии бора - акцепторной примеси в кремний 1, легированный фосфором - донорной примесью. Затем /стадия К процесса на фиг. 3/ на кремниевые выступы 7 наносят слои 8 контактного металла - серебра. В заключение кремниевый кристалл 1 с сформированными в нем активными и пассивными структурами герметизируют вместе с двумя аксиальными металлическими выводами в цилиндрическом стеклянном корпусе /стадия Л процесса на фиг. 3/.

Недостаток известных конструкции и способа изготовления низковольтного термокомпенсированного стабилитрона - использование в технологии его изготовления чрезвычайно сложных и дорогостоящих процессов толстослойной локальной эпитаксии кремния, причем - в два этапа при последовательном наращивании кремниевых контактных выступов 7 /стадии Ж, И процесса на фиг. 3/.

Задача настоящего изобретения - создание такой конструкции и способа изготовления низковольтного термокомпенсированного стабилитрона, для которых исключаются процессы локального эпитаксиального наращивания толстых слоев легированного кремния.

Указанная задача решается тем, что предложен низковольтный термокомпенсированный стабилитрон, содержащий базовый кристалл легированного кремния с образованием в нем основным, компенсирующим и охранным р-n-переходами, защитными диэлектрическими слоями, контактными выступами и контактными слоями металла, два металлических вывода и стеклянный корпус, в котором, согласно изобретению, базовый кристалл выполнен из кремния, легированного примесью p-типа проводимости - бором, а основной, компенсирующий и охранный p-n-переходы расположены на границах между базовым кремнием p-типа проводимости и диффузионными слоями кремния, легированного примесями n-типа проводимости, при этом контактные слои металла расположены непосредственно на поверхностях кремниевого кристалла внутри окон в защитных диэлектрических слоях над областями расположения основного и компенсирующего p-n-переходов, а контактные выступы выполнены из металла и расположены поверх контактных металлических слоев.

Задача решается также тем, что предложен способ изготовления низковольтного термокомпенсированного стабилитрона, включающий изготовление базового кремниевого кристалла с основным, компенсирующим и охранным p-n-переходами, защитными диэлектрическими слоями, контактными выступами и контактными металлическими слоями, изготовление двух металлических выводов и герметизацию кремниевого кристалла и металлических выводов в стеклянном корпусе, по которому, согласно изобретению, в качестве базового кристалла используют кремний p-типа проводимости, причем охранный и компенсирующий p-n-переходы в базовом кристалле формируют одновременной диффузией легирующей примеси n-типа проводимости - фосфором, а основной p-n-переход формируют в базовом кремнии диффузией легирующей примеси n-типа проводимости - мышьяком, и тонкие контактные металлические слои наносят непосредственно на поверхности кремниевого кристалла в круговые окна в защитных диэлектрических слоях над областями расположения основного и компенсирующего p-n-переходов, а контактные выступы выполняют из металла и наносят гальваническим методом поверх контактных металлических слоев.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг. 4 изображена структура базового кристалла предлагаемого термокомпенсированного стабилитрона. На фиг. 5 представлена схема этапов изготовления базового кристалла предлагаемого стабилитрона /краткий технологический маршрут/. На фиг. 6 показана сборка базового кристалла с двумя аксиальными металлическими выводами в цилиндрическом стеклянном корпусе.

Предлагаемый термокомпенсированный стабилитрон состоит из базового кристалла /см. фиг. 4/, двух аксиальных металлических выводов и стеклянного корпуса /см. фиг. 6/.

Базовый кристалл 21 /см. фиг. 4/ выполнен из кремния p-типа проводимости, легированного примесью акцепторного типа - бором, и содержит основной 22, компенсирующий 23 и охранный 24 p-n-переходы, расположенные на границах между базовым кремнием 21, легированным примесью p-типа проводимости, и слоями кремния 25, легированными примесями n-типа проводимости, защитные диэлектрические слои 26, тонкие слои 27 контактного металла и контактные металлические выступы 28.

Предлагаемый термокомпенсированный стабилитрон работает следующим образом.

Стабилитрон /см. фиг. 6/ включают в электрическую схему таким образом, чтобы основной p-n-переход 22 кристалла 21 /см. фиг. 4/ находился под напряжением обратного смещения /напряжение пробоя U_B, см. фиг. 1/: плюс - на выступе 28 со стороны основного p-n-перехода 22, минус - на выступе 28 со стороны компенсирующего p-n-перехода 23. При этом компенсирующий p-n-переход 23, расположенный в кристалле 21 последовательно с основным p-n-переходом 22, находится в состоянии прямого смещения /прямое падение напряжения U_F, см. фиг. 1/. В этом случае при некотором заданном токе стабилизации /I_ст/ результирующее падение напряжения на стабилитроне /напряжение стабилизации U_ст/ складывается из напряжения пробоя U_B / см. фиг.1/ основного p-n-перехода 22 и падения напряжения на прямосмещенном компенсирующем p-n-переходе 23 /U_F, см фиг. 1/: U_ст=U_B+U_F. (4) Так как результирующий температурный коэффициент напряжения стабилизации (α_ст) стабилитрона с последовательно соединенными обратносмещенным основным 22 и прямосмещенным компенсирующим 23 p-n-переходами близок к нулю /см. формулу 3/, то при эксплуатации такого стабилитрона в условиях изменяющейся температуры окружающей среды его напряжение стабилизации /U_ст/ остается практически неизменным, то-есть такой термокомпенсированный стабилитрон может использоваться в качестве источника опорного напряжения.

Сущность способа изготовления предлагаемого термокомпенсированного стабилитрона поясняется описанием этапов осуществления способа /см. фиг. 5/ и конкретных примеров его изготовления.

Кристалл 21 предлагаемого стабилитрона изготавливают /стадия А процесса на фиг. 5/ из кремния p-типа проводимости /p-кремний/, легированного акцепторной примесью - бором. Верхнюю и нижнюю стороны базового кристалла 21 покрывают /стадия Б процесса на фиг. 5/ оксидом кремния 26. Затем /стадия В процесса на фиг. 5/ в диэлектрических слоях 26 оксида кремния вскрывают: с верхней стороны кристалла 21 кольцевое окно 29, с нижней стороны кристалла 21 круговое окно 30. Далее /стадия Г процесса на фиг. 5/ во вскрытые в оксиде кремния 26 окна 29, 30 проводят одновременно с двух сторон кристалла 21 диффузию донорной примеси - фосфора, сопровождающуюся вторичным окислением кремния 21 в областях окон 29, 30. В процессе двухсторонней диффузии фосфора в базовый кремний 21 формируются компенсирующий 23 и охранный 24 p-n-переходы.

На следующем этапе /стадия Д процесса на фиг. 5/ в слое 26 оксида кремния со стороны охранного p-n-перехода 24 вскрывают круговое окно 31, в которое затем /стадия Е процесса на фиг. 5/ проводят диффузию в неокисляющей среде донорной примеси - мышьяка, формируя тем самым основной p-n-переход 22. Далее /стадия Ж процесса на фиг. 5/ вскрывают круговое окно 32 в оксиде кремния 26 со стороны компенсирующего p-n-перехода 23. Затем / стадия З процесса на фиг 5/ на нижнюю и верхнюю стороны кристалла 21 наносят тонкие слои контактного металла 27. Поверх слоев 27 наносят /стадия И процесса на фиг. 5/ слои 33 фоторезиста. Далее в слоях 33 фоторезиста вскрывают /стадия К процесса на фиг. 5/ с обеих сторон кристалла 21 круговые окна 34 до металлизации 27. Затем /стадия Л процесса на фиг. 5/ в окнах 34 выращивают гальваническим методом металлические, например серебряные, контактные выступы 28. Далее /стадия М процесса на фиг. 5/ удаляют слои фоторезиста 33 и металлизации 27 вокруг контактных выступов 28.

В заключение кристалл 21 с активными и пассивными структурами герметизируют вместе с двумя аксиальными металлическими выводами 35 в цилиндрическом стеклянном корпусе 36 /см. фиг. 6/.

Пример 1. В соответствии с кратким технологическим маршрутом /см. фиг. 5/ пластины кремния p-типа проводимости с удельным сопротивлением 0,008 Ом·см покрывали с двух сторон оксидом кремния 26 при температуре 1150^oC до толщины ≈ 0,65 мкм. В защитных слоях 26 методом одновременной двухсторонней фотолитографии вскрывали окна: кольцевые 29 на верхней поверхности пластин 21 с внутренним диаметром кольца 50 мкм и внешним диаметром кольца 100 мкм и с нижней стороны пластин кремния круговые окна 30 диаметром 350 мкм. Далее во вскрытых в оксиде кремния окнах 29, 30 диффузией фосфора из газовой фазы /диффузант - треххлористый фосфор/ формировали охранные p-n-переходы 24 - в кольцевых окнах с верхней стороны пластин и компенсирующие p-n-переходы 23 - с нижней стороны пластин. Режим диффузии фосфора: осаждение - при температуре 1030^oC в течение 1 часа, окислительное перераспределение - при температуре 1200^oC в течение 4 часов.

Защитные слои оксида кремния 26 дополнительно пассивировали осаждением на них слоев фосфоросиликатного стекла толщиной ≈ 0,1 мкм в режиме: температура - 1030^oC, время - 15 мин. Гигроскопичное фосфоросиликатное стекло защищали от действия влаги окружающей среды слоем поликремния толщиной ≈ 0,3 мкм.

Далее со стороны кольцевых охранных p-n-переходов 24 методом фотолитографии в диэлектрических слоях 26 вскрывали круговые окна 31 диаметром 75 мкм, в которые при температуре 1150^oC в течение 1 часа в условиях эвакуированной кварцевой ампулы проводили диффузию мышьяка из металлического источника.

Затем в диэлектрических защитных слоях 26 с нижней стороны кремниевых пластин над областями компенсирующих p-n-переходов 23 вскрывали круговые окна 32 диаметром 75 мкм. Далее на верхние и нижние стороны кремниевых пластин методом двухстороннего напыления наносили двухслойную контактную металлизацию 27 ванадий-серебро с суммарной толщиной ≈ 0,5 мкм. Поверхности пластин, покрытие металлизацией 27, защищали слоями фоторезиста 33 марки ФП-383, в котором с верхней и нижней сторон пластин вскрывали далее круговые окна 34 диаметром 200 мкм над основным 22 и компенсирующим 23 p-n-переходами до слоев металлизации 27. Во вскрытые таким образом окна 34 гальваническим методом локально осаждали поверх тонкой металлизации 27 серебряные выступы 28 толщиной 35 мкм. Затем удаляли /стравливали/ вспомогательные маскирующие слои 33 фоторезиста и слои 27 тонкой металлизации вокруг гальванических серебряных выступов 28.

Кремниевые пластины с сформированными в них структурами разделяли методом лазерного скрайбирования на кристаллы 21. И, наконец кристаллы 21 герметизировали вместе с аксиальными выводами из платинита в стеклянные корпуса 36 типа КД-2 - полных аналогов корпусов типа ДО-35, применяемых фирмой Thomson Semiconductors [см. 1], для герметизации термокомпенсированных стабилитронов - прототипов.

Изготовленные таким образом низковольтные термокомпенсированные стабилитроны с напряжением стабилизации 6,2 В подвергали типовым технологическим отбраковкам и испытаниям, исследовали их характеристики и испытывали на соответствие действующим стандартам.

Пример 2. Термокомпенсированные стабилитроны с напряжением стабилизации 6,2 В изготавливали по описанной в Примере 1 технологии на кремнии p-типа проводимости с удельным сопротивлением 0,01 Ом·см. Диффузию мышьяка при формировании основного p-n-перехода 22 проводили в этом случае при температуре 1150^oC в течение 0,5 часа.

Пример 3. Термокомпенсированные стабилитроны с напряжением стабилизации 6,2 В получали по описанной в Примере 1 технологии на кремнии с удельным сопротивлением 0,005 Ом·см. Диффузию мышьяка при формировании основного p-n-перехода проводили в этом случае при температуре 1150^oC в течение 1,5 часа.

В результате по технологии, описанной в Примерах 1-3, получены термокомпенсированные стабилитроны с напряжением стабилизации 6,2 В при токе 0,5 мА и температурным коэффициентом напряжения стабилизации в диапазоне от 0,01 до 0,00025%/^oC. До 60% из них относятся к классу 0,002%/^oC. Из них до 30% приборов принадлежат к классу 0,001%/^oC и 10% - к классу 0,0005%/^oC.

Результаты исследования долговременной стабильности образцов термокомпенсированных стабилитронов с напряжением стабилизации 6,2 В, изготовленных по настоящему изобретению, и образцов стабилитронов - прототипов /приборы типа IN 4567 фирмы Thomson Semiconductors [см.1]/ свидетельствуют о превосходстве стабилитронов, изготовленных по настоящему изобретению: уход напряжения стабилизации образцов стабилитронов, изготовленных по настоящему изобретению, при испытаниях в течение 500 часов при температуре окружающей среды 125^oC в два раза меньше ухода напряжения стабилизации образцов - прототипа.

Использование в предлагаемой конструкции низковольтных термокомпенсированных стабилитронов металлических контактных выступов из серебра вместо кремниевых, применяемых в конструкции прототипа, обеспечивает также, как показали исследования, лучшие перегрузочные характеристики предлагаемого прибора по сравнению с прототипом, то-есть большую его надежность, что объясняется относительно низкой тепло- и электропроводностью серебра по сравнению с кремнием.

Источники информации 1. DАТА BООК, 1986. Зенеровские и защитные диоды фирмы Томсон. Стр. 42, 186, 188.

2. Фэир Р.Б., Вивел Х.В. Зенеровский и лавинный пробой в низковольтных кремниевых p-n-переходах, изготовленных ионным легированием кремния мышьяком. - IEEE Trans. on Electron.D, 1976, ED-23, N 5, p.512.

3. Такэси С., Мицуру У. Основные принципы и характеристики эпитаксиального диода Зенера. - Дэнси Гидзюцу, 1968, т. 10, N 10, с. 87-91.

4. Скорняков С.П. Способ диффузии мышьяка в кремний. - А.с. на изобретение N 888763, БИ N 45, 1981, с. 278.

Формула изобретения

1. Низковольтный термокомпенсированный стабилитрон, содержащий базовый кристалл легированного кремния с образованными в нем основным, компенсирующим и охранным p-n-переходами, защитными диэлектрическими слоями, контактными выступами и контактными слоями металла, два металлических вывода и стеклянный корпус, отличающийся тем, что базовый кристалл выполнен из кремния, легированного примесью р-типа проводимости - бором, а основной, компенсирующий и охранный p-n-переходы расположены на границах между базовым кремнием p-типа проводимости и диффузионными слоями кремния, легированного примесями n-типа проводимости, при этом контактные слои металла расположены непосредственно на поверхностях кремниевого кристалла внутри окон в защитных диэлектрических слоях над областями расположения основного и компенсирующего p-n-переходов, а контактные выступы выполнены из металла и расположены поверх контактных металлических слоев.

2. Способ изготовления низковольтного термокомпесированного стабилитрона по п. 1, включающий изготовление базового кремниевого кристалла с основным, компенсирующим и охранным p-n-переходами, защитными диэлектрическими слоями, контактными выступами и контактными металлическими слоями, изготовление двух металлических выводов и герметизацию кремниевого кристалла и металлических выводов в стеклянном корпусе, отличающийся тем, что в качестве базового кристалла используют кремний р-типа проводимости, причем охранный и компенсирующий p-n-переходы в базовом кристалле формируют одновременной диффузией легирующей примеси n-типа проводимости фосфором, а основной p-n-переход формируют в базовом кремнии диффузией легирующей примеси n-типа проводимости - мышьяком, и тонкие контактные металлические слои наносят непосредственно на поверхности кремниевого кристалла в круговые окна в защитных диэлектрических слоях над областями расположения основного и компенсирующего p-n-переходов, а контактные выступы выполняют из металла и наносят гальваническим методом поверх контактных металлических слоев.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6