DE1439958A1 - Controlled semiconductor rectifiers and processes for their manufacture - Google Patents
Controlled semiconductor rectifiers and processes for their manufactureInfo
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- DE1439958A1 DE1439958A1 DE1963W0035856 DEW0035856A DE1439958A1 DE 1439958 A1 DE1439958 A1 DE 1439958A1 DE 1963W0035856 DE1963W0035856 DE 1963W0035856 DE W0035856 A DEW0035856 A DE W0035856A DE 1439958 A1 DE1439958 A1 DE 1439958A1
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Description
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München 2, — SL JUNI 1S6 9Munich 2, - SL JUNE 1S6 9
EleoteLe Corporation Witteisbacherplatz 2EleoteLe Corporation Witteisbacherplatz 2
Pittsburgh, P.A.Pittsburgh, P.A.
PA 63/8284PA 63/8284
Gesteuerte Halbleitergleichrichter und Verfahren zu ihrerControlled semiconductor rectifiers and methods for their
HerstellungManufacturing
I1Ur dies# Anmeldung wird die Priorität der entsprechenden StaamaBBLtiäuzigexi in den USA, Serial No. 249 530 und 249 vom 4*1.1963 beansprucht.I 1 For this # registration the priority of the corresponding StaamaBBLtiäuzigexi in the USA, Serial No. 249 530 and 249 of 4 * 1.1963 claimed.
Die BrfiBäung bezieht sich allgemein auf gesteuerte HaIbleitergleiokrioiittr und Verfahren zu ihrer Herstellung und im eiBa#lB®j3 auf solohe Gleichrichter mit einem pn-Kollektortlbeargdng w'eloher einen flaohen G-radienten der Verunreinigung ekon&eni;ration aufweist.The training generally refers to controlled semiconductor glide resistance and process for their production and in the eiBa # lB®j3 on solo rectifier with a pn collector lbeargdng w'eloher a flat gradient of pollution has econation.
** Es beeteht bei verachieden en Halbleiteranordnungen die Aufgabe, (^ einen pn-übergang mit einem flaohen Gradienten der Verunreini-ο gungakonzentration zu erhalten. Dieser Gr^dieafc .Ur Varunreini- °* gungakonzentration stellt den Wechsel in der /r;r :ί t ^in i ι,'ιηα-^·- o ** There beeteht at verachied en en semiconductor devices the task (^ a pn junction with a gradient of flaohen Verunreini-ο get gungakonzentration This Gr ^ dieafc .Ur Varunreini- ° * gungakonzentration represents the change in the / r; r. : ί t ^ in i ι, 'ιηα- ^ - o
konzentration in ViiTeci»fcfcoU.neft4b«taftden von ·;..,.;ι t:;>■-?$■ u;f; ei■·.-.■·. ■" ' BADconcentration in ViiTeci »fcfcoU.neft4b« taftden from ·; ..,.; ι t :; > ■ -? $ ■ u; f ; ei ■ · .-. ■ ·. ■ "'BAD
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PLa 63/8284 """PLa 63/8284 "" "
hin flacher Gradient der Verunreinigungkonzentration verläuft nur mit geringen Änderungen und zeigt keine abruptön Gprünge. Steuerbare Halbleitergleichrichter gehören zu den Halbleiteranordnungen, bei denen ein pn-übergang mit einem flachen Gradienten der Verunreinigungakonzontration erwünscht ist, wodurch der Gleichrichter eine hohe Kippupannung zeigt. Die vorliegende Erfindung wird im einzelnen bezogen auf einen gesteuerten Kalbleitergleichrichter beschrieben. Δβ int klar, daß sie auch bei anderen Halbleiteranordnungen, in denen ein flacher Gradient der Verunreinigungskonzentration erwünscht ist, angewendet werden kann.towards a flat gradient of the impurity concentration runs only with minor changes and shows no abrupt jumps. Controllable semiconductor rectifiers belong to those semiconductor arrangements in which a pn junction with a flat gradient of the impurity concentration is desired, as a result of which the rectifier exhibits a high breakover voltage. The present invention will be described in detail in relation to a controlled caliber rectifier. Δβ int it is clear that it can also be used in other semiconductor devices in which a flat gradient of the impurity concentration is desired.
Ein gesteuerter Halbleitergleichrichter (Halbleiterstromtor) ■ ist eine Halbleiteranordnung, welche für gewöhnlich vier aufeinanderfolgende Zonen von unterschiedlichem Leitfähigkeitstyp besitzt (pnpn). Diese Zonen werden im folgenden in ihrer \ Reihenfolge als Kathode-Emitter (oder Kathode), die erste Basis, die zweite Basis und als Anode-Emitter (oder Anode) . bezeichnet. Anschlüsse sind für Kathode, Anode und die erste Basis vorgesehen. L'in Laststromkreis, welcher an Kathode und ■; Anode angeschlossen ist, kann durch ein Steuersignal, welches auf den Anschluß der ersten Basis gegeben wird, welcher auch ils Steueranschluß bezeichnet wird·* gesteuert werden. i A controlled semiconductor rectifier (semiconductor current gate) ■ is a semiconductor arrangement which usually has four successive zones of different conductivity types (pnpn). These zones are hereinafter referred to in their \ sequence as a cathode-emitter (or cathode), the first base, second base and the anode emitter (or anode). designated. Connections are provided for the cathode, anode and the first base. L'in load circuit, which is connected to the cathode and ■ ; Anode is connected, can be controlled by a control signal which is given to the connection of the first base, which is also called ils control connection · *. i
Gesteuerte Gleichrichter haben eine bekannte r charakteristik, ,volche in wenigatens einer« Quadranten einen Bereich mit g^iii^er Leitfähigkeit, -juer hoiv^i'i .Λ.--1 :-rat;:t-i w.il \<u\ it uu'.l t : a'ui Bereich mit ^'tvi Controlled rectifiers have a well-known characteristic, which, in a few quadrants, has an area with g ^ iii ^ er conductivity, -juer hoiv ^ i'i .Λ .-- 1 : -rat;: ti w.il \ <u \ it uu'.lt : a'ui area with ^ 'tvi
ORIGINALORIGINAL
u' w ' '- '' ' ' H39958 u ' w''-''''H39958
- '."■ , ' PLA 6?/8284- '. "■,' PLA 6? / 8284
Leitfähigkeit und einen Übergangsbereich von negativem <7ider-■ -■<·«■■, I stand «wischen beiden. Eine genügend hohe Spannung, welche zwischen Anode und Kathode angelegt wird, kann das Kippen bewirken, d.h. das Umschalten von dem Bereich des hohen j Widerstandet in den Bereich der hohen Leitfähigkeit, ohne 'v daß irgendein Steuersignal auf den Lteueransehluß gegebenConductivity and a transition range of negative <7ider- ■ - ■ <· «■■, I stood« between the two. A sufficiently high voltage which is applied between the anode and cathode may cause the butts, that is, switching from the area of high Widerstandet j in the region of the high conductivity without 'v that any control signal applied to the Lteueransehluß
Wird« Diese Spannung wird als Kippepannung des Gleichrichters «.. gezeichnet. Es ist allgemein erwünscht, daß die Kippepannung verhältnismäßig hoch ist, so daß der Gleichrichter nicht “This voltage is drawn as the breakover voltage of the rectifier” . It is generally desirable that the breakover voltage be relatively high so that the rectifier does not
" ; nur auf Grund der durch den Laotstromkrei3 angelegten Jpannung ; durchschaltet, Ks wird in Gegenteil vorgezogen, daß der : Gleichrichter bei den meisten Spannungenieveauo nur dadurch 4ei{fähig wird, daß ein oignal auf den oteueranschluß gegeben wird."; only on the basis of the voltage applied by the Laotstromkrei3 ; switches through, Ks is preferred on the contrary that the : Rectifier at most voltageseveauo just by doing this 4ei {it is possible that an osignal is given to the remote control connection will.
Es hat Sich gezeigt, daß die Kippspannung höher iut, wenn ι der äIs Kollektor-pn-übergang bezeichnete pn-'Jbergang zwischen der ersten Basis und der zweiten Bacis einen flachen Gradienten der Verunreiiiigungskonzentration aufweist, d.h., wenn die Verunreinigungskonzentration in der ersten Basis "nur allmählich abnimmt, wenn man sich dem pn-übergang nähert, Bs erscheint unnötig, die physikalische irklärun^ für diese Beziehung zwischen dem Gradienten der Verur.reinigungekonzentration und der Kippspannung zu behandeln, da sie ausführlich in der Literatur diskutiert wurde, z.B. von Yeloric usw. in "Avalanche Breakdown Voltage in Silicon Λ Diffused pn-Junctions as a Function of Impurity Gradient", Journal of Applied Physios, Band 227, Gelten 895 bis 899,It has been shown that the breakover voltage is higher if the pn-junction, called the collector-pn junction, between the first base and the second base has a flat gradient of the impurity concentration, that is, if the impurity concentration in the first base " only gradually decreases as the pn junction is approached, it seems unnecessary to deal with the physical explanation for this relationship between the gradient of the pollutant concentration and the breakover voltage, since it has been discussed extensively in the literature, e.g. by Yeloric, etc. . in "Avalanche Breakdown Voltage in Silicon Λ Diffused PN Junctions as a Function of Impurity Gradient", Journal of Applied Physios, Volume 227, Applies 895 to 899,
909883/0466 BAOORtQiNAL.909883/0466 BAOORtQiNAL.
PLA 63/8284 vom "August 1956.PLA 63/8284 dated August 1956.
Gesteuerte Gleichrichter vom pnpn-Typ wurden bisher so hergestellt, daßin einen Halbleiterkörper vom n-Iyp eine einzelne Verunreinigung vom p-Typ eindiffundiert wurde und ■ daß die so entstandene umdotierte Zone in zwei physikalisch getrennte Bereiche aufgeteilt wurde, wodurch die erste Basiczone und die ..ncdenzone gebildet wurden, welche auf J gegenüberliegenden .ioiten der zweiten Basiszone aufliegen, | die durch das ..usgangomaterial gebildet wird. Line η-leiten- I de Zone (Kathode) v/5rd auf der Gberf :äche der ersten Basiszone vorzugsweise durch Legierung gebildet. Cie kann aber auch ~. durch Diffusion einer η-Leitung erzeugenden Verunreinigung * ':\ erzeugt werden. Bei dem eben beschriebenen Verfahren ist ; der Diffusionsvorgang, durch welchen die erste Basiszone gebildet wird, von primärem Interesse far die Verbesserung der Kippspannung des Gerätes.Controlled rectifiers of the pnpn type have hitherto been produced in such a way that a single impurity of the p-type was diffused into a semiconductor body of the n-type and that the redoped zone thus created was divided into two physically separate areas, whereby the first basic zone and the. .ncdenzone were formed, which rest on J opposite .ioites of the second base zone, | which is formed by the ..usgango material. Line η-leiten- I de zone (cathode) v / 5rd on the surface of the first base zone, preferably formed by alloy. But Cie can also ~. can be generated by diffusion of an impurity * ' : \ which generates η conduction. In the method just described is; the diffusion process by which the first base zone is formed is of primary interest for improving the breakover voltage of the device.
Lin verhältnismäßig flacher Gradient der Verunreinigungskcnzentration resultiert für gewöhnlich aus einer langen ; tiefen Diffusicn. Lange Verfahrenszeiten sind aber höchst , unerwünscht, und außerdem muß die Cberflächenkonzentration der durch Diffusicn erzeugton Zone ebenfalls gesteuert werden, wenn eine befriedigende Arbeitsweise des Gerätes t erzielt werden soll, wie ebenfalls in derLiteratur dis- ^ * kut'iert' wurde. Das bekannte Herstellungsverfahren* das einenA relatively flat impurity concentration gradient usually results from a long one; deep diffusion. But long process times are highly undesirable, and moreover, the Cberflächenkonzentration the erzeugton by Diffusicn zone must also be controlled, if a satisfactory operation of the apparatus is to be achieved t, kut'iert as also in the literature dis- ^ * was'. The well-known manufacturing process is one thing
' einzelnen Verunreinigungsstoff, welcher p-Typ-Leitung ei*- 4 * zeugt, z.B.' Gallium,zur Herateilung der ersten Baeis2one 1 . ''single contaminant, which p-type conduit ei * - 4 * produces, e.g. ' Gallium, for the division of the first base zone 1. '
909883/0466 j909883/0466 j
BADBATH
1 *-■■ "' H38958 1 * - ■■ "'H38958
f· PLA 63/8.284f · PLA 63 / 8.284
verwendet, ist notwendigerweise ein. Kompromiss zwischen dieses, unters-chieälichen Faktoren zu dem Zweck, ein befriedigendes Gerät bei geringsten Kosten zu erzielen.,used is necessarily a. Compromise between this, different factors for the purpose of a satisfactory one Device at the lowest cost.,
Zur Zeit zeigt das Ausgangsraaterial einen Widerstand in der Größenordnung von etwa 1 bis 50 Chin ent» /Vürde der "spezifische. Widerstand vergrößert werden, könnte ein flacher Gradient der VeruBreinigungskonzentration leichter erzielt werden. Der höhere spezifische .Viderstand· des Ausgangsmaterials vergrößert aber den Spannungsabfall des gesteuerten.-"Gleichrichters im leitendien· Zustande und ist deshalb unerwünscht. Die Oberflächenfconze-ntration der durch Diffusion hergestellten ersten Basiszone- muß genügend hoch sein,, so daß der Verstärkungsfaktor «£• des Transistoräquivalents der ersten drei Zonen noch klein genug ist,, damit er nicht das Durchzünden des gesteuerten Gleichrichters bei nur geringfügig erhöhten Temperaturen zur- Folge· hat« Vorzugsweise sollte der Gleichrichter in seiner Zü^ächara&teristik überhaupt nicht temperaturabhängig * sein. Äa^er-earseits erschwert eine zu hohe CberfläehenkoKze,nersten Basiszone das Durchzünden unter allen Be- xxnä dsie Oberflächenkonzentration sollte deshalbAt the moment the starting material shows a resistance in the order of magnitude of about 1 to 50 chin. If the specific resistance is increased, a flat gradient of the pollution concentration could be achieved more easily. The higher specific resistance of the starting material, however, increases the voltage drop of the controlled rectifier in the conductive state and is therefore undesirable. The surface concentration of the first base zone produced by diffusion must be sufficiently high so that the gain factor of the transistor equivalent of the first three zones is still small enough so that it does not cause the controlled rectifier to ignite at only slightly increased temperatures As a result, the rectifier should preferably not be temperature-dependent in its breeding characteristics at all. Ea ^ er-earseits difficult too high CberfläehenkoKze, nermost base zone xxnä the flashover under all loading dsie surface concentration should therefore
bis 10until 10
17 1 ft ^17 1 ft ^
im dter Si?®lei3^rdtHiiug von 10 bis 10 Atomen/cm und nicht w®3ea3.tlich hoher oder niedriger liegen.im dter Si? ®lei3 ^ rdtHiiug from 10 to 10 atoms / cm and not w®3ea3. are slightly higher or lower.
Es ist des-halb' ein Ziel der vorliegenden Erfindung, verbesserte Halb'leltergeiiäte herzustellen, weiche einen flachen GradieuiferuEtrein^igiingslEonzentration besitzen.It is therefore an object of the present invention to produce improved semi-parental devices which have a flat gradient of pure organic concentration.
-. 5 BAD -. 5 BATH
ί439958ί439958
ELa 63/8284ELa 63/8284
wetteren 2Le=Il ist esB vreorbess-erte; gesteuerte Halbleiter™ : ■"■*wetteren 2Le = Il it is B vreorbess-erte; Controlled Semiconductors ™ : ■ "■ *
gle-icfixia-feter' herzustellen:,= weiche eine, ha&e Kippspianniiirg: ohne Wersafeieeliteriiag: aer anderen ^h&rakrte-ris-tilceB:- aufweisen.« gle-icfixia-feter ':, = soft one, have a kippspianniiirg: without Wersafeieeliteriiag: the other ^ h & rakrte-ris-tilceB: - have. "
Lim weiteores. Ziel ist- es,, ü erste !längsverfahren von Hälfe—
leiterg^sräten zxi: schaffen und insfeeacrrdejre: von g-estexEearteil·
IiaXfeleJlter-gieic.Br^ieia.terii. zix sG:B.affeH.,f w,elen.e eine 2on:e mit"
einem flaciien; 3,radd.en.teö der· Ve.rttnreliii
undi e-in:© g^rtau gesteuerte ClaerflllciliejxkcnzentratiQii;Lim weiteores. Target actual it ,, u first longitudinal process of Hälfe- leiterg ^ sräten ZXI: create and insfeeacrrdejre: g-estexEearteil · IiaXfeleJlter-gieic.Br ^ ieia.terii. zix sG: B.affeH., f w, elen.e a 2on: e with "a flaciien; 3, radd.en.teö der · Ve.rttnreliii
undi e-in: © g ^ rtau controlled ClaerflllciliejxkcnzentratiQii;
Bierülr,fin(fiingi tretri-fft Cesh.aJllr ein. ¥er£airren
eine-s IEalb:lÄiteElatteIemsn;t3,, inu fee sondere eines Ealiile;it:e;ir
stüoiatesrB!S· νσίη; ρηιρη^-Ιjp, bei dem in einen
Halläleit:eirlcQrper'r dear mindestens auf einer Flaeiisei"fce
"beatimmten LeitfäM-gikextstyp: -aufweist-.,, vom dieser-.
h.e,v eine1 äexi, entgiKg^g:esetz
dei Verunareiniguuag eindiffttndier-t wird., iLr-fi
mindeisten;&: zwei, den entgeg;engesetzten-
¥erun3reinigung;en;Bierülr, fin (fiingi tretri-fft Cesh.aJllr ein. ¥ er £ airren
one-s IEalb: lÄiteElatteIemsn; t3 ,, inu fee special of an Ealiile; it: e; ir stüoiatesrB! S · νσίη; ρηιρη ^ -Ιjp, where in a
Halläleit: eirlcQrper ' r dear at least on a Flaeiisei "fce
"beatimmten LeitfäM-gikexttyp: -has -. ,, from this-.
he, v a 1 äexi, entgiKg ^ g: esetz
the pollution is diffused., iLr-fi
at least i sten ; &: two, the opposite;
¥ pollution; s;
crdej-r in zwei g:©t2reirttteaa !"esrtga&arensgÄngem emn>-crdej-r in two g: © t2reirttteaa! "esrtga & arensgÄngem emn> -
Kurz gesagt "betrifft also die- Erfindung- ein Verfahren zunt
Herstellen einer Halbleiteranordnung- mit einem pn-übergang
mit einem flachen Gradienten der Yertmreinigungsfconzentratx.gnr·*
bei welchem zumindest zwei Verunreinigungen des· gleichen:
higkeitstyps eindiffundiert werden,, van. denen; die &£n® "BisBriefly, "thus concerns a method DIE Erfindung- Zunt producing a Halbleiteranordnung- with a pn junction with a shallow gradient of Yertmreinigungsfconzentratx.gn r · * wherein at least two impurities of the same ·:
ability type to be diffused, van. those; the & £ n® "bis
BADBATH
H39958H39958
PLA 63/8284PLA 63/8284
. Bur gewünschten pn-Übergangstiefe eindiffundiert und einen flachen Gradienten an dem pn-übergang bewirkt, und von denen. Diffused into the desired pn junction depth and a causes flat gradients at the pn junction, and from which
: die zweite bis zu einer geringeren Tiefe vordringt und eine gewünschte hohe Cberflächenkonzentration bewirkt. Die Erfindung betrifft ferner Haibleiterancrdnungen, insbesondere gesteuerte Gleichrichter, welche eine Zone mit zwei Verunreinigungen besitzen, die bis zu verschiedenen Tiefen eingedrungen sind, und die nach dem zuvor beschriebenen Verfahren hergestellt Sind· Weiter ist es ein Merkmal der vorliegenden £rfinaung, daß für DiffusionsQuclien gesorgt wird, mit denen das zuvor beschriebene Verfahren ausgeführt werden kann, und bei dem z.B. die einzudiffundiertenden Verunreinigungen in derselben quelle enthalten sind. : the second penetrates to a shallower depth and causes a desired high surface concentration. The invention further relates to semiconductor arrangements, in particular to controlled rectifiers, which have a zone with two impurities which have penetrated to different depths and which are produced by the method described above. Furthermore, it is a feature of the present refinement that diffusion nuclei are provided with which the method described above can be carried out, and in which, for example, the impurities to be diffused are contained in the same source.
Die Merkmale der vorliegenden _-rf indung kennen zusammen mit den oben erwähnten und weiteren Verteilen am besten aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit der beiliegenv den Zeichnung verstanden werden. In der Zeichnung zeigen dieThe features of the present _-figuring know together with the above-mentioned and other distributions best from the following description in connection with the enclosed the drawing can be understood. In the drawing they show
Pig. 1 bis 4 Querschnitte eines gesteuerten Halbleitergleich- ^ richters gemäß der vorliegenden Erfindung in verschiedenen Ilerstellungrphasen,Pig. 1 to 4 cross-sections of a controlled semiconductor equal ^ Richter according to the present invention in various Creation phases,
Fig· 5 zeigt ein Liagramn der Verunreinigirngskonzentration ι aufgetragen über der .-,Indringtief e für eine typischeFig. 5 shows a graph of the impurity concentration ι applied over the .-, penetration depth e for a typical
Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung, Pig. 6 zeigt der. querschnitt einer Diffusionsquelle gemäßArrangement according to the present invention, Pig. 6 shows the. cross section of a diffusion source according to
der vorliegenden Erfindung. Die ■ 'Fig· 7 bis IO zeigen querschnitte eines gesteuerten Halbleiter-of the present invention. The ■ 'Fig · 7 to 10 show cross sections of a controlled semiconductor
909883/0466 BAD909883/0466 BATHROOM
PLA 63/8284-PLA 63 / 8284-
gleichrichters, welcher gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden i£rfinaung hergestellt wird, in verschiedenen ~ aufeinanderfolgenden Phasen seines Herstellungsverfahrens. ".rectifier, which according to another embodiment the present refinement is made in different ~ successive phases of its manufacturing process. ".
■ι■ ι
Die Figuren 11 und 12 zeigen Diagramme· des Diffusionsprofils für zwei Beispiele dieser Ausführungsformder Erfindung. ;'FIGS. 11 and 12 show diagrams of the diffusion profile for two examples of this embodiment of the invention. ; '
Fig. 13 zeigt den viUerschnitt einer Vorrichtung zur. Durchführung _-\ der Diffusion gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. ! Fig. 13 shows the cross section of a device for. Performing _- \ diffusion according to one embodiment of the invention. !
Fig. 1 zeigt im Querschnitt eine Halbleiterscheibe TO, welche ■; . beispielsweise vom n-Leitungstyp ist. ; .".".:■!'Fig. 1 shows in cross section a semiconductor wafer TO, which ■; . for example of the n-conductivity type. ; . "." .: ■! '
In Fig. 2 wird die Ausgangsscheibe 10 gezeigt, nachdemVer- fIn Fig. 2, the output disk 10 is shown after Ver- f
unreinigungen gemäß der vorliegenden Erfindung eindiffundiert -f wurden. Die diffundierte Schicht 12 besteht aus einem inneren : ; Iimpurities according to the present invention were diffused -f. The diffused layer 12 consists of an inner:; I.
Teil 13, welcher einen pn-übergang 14 mit dem Ausgangsmaterial JPart 13, which has a pn junction 14 with the starting material J
bildet, und einem äußeren Teil.15 des gleichen Leitfähigkeits- ^Iforms, and an outer part. 15 of the same conductivity ^ I
tvps wie der innere Teil 13, v/elcher aber eine höhere Verun- S reinigungskonzentration hat und deshalb als ρ+· bezeichnettvps like the inner part 13, but which has a higher impurity concentration and is therefore referred to as ρ + ·
wird, während der innere Teil 13 als ρ bezeichnet ist. "·while the inner part 13 is denoted as ρ. "·
In den Figuren 3 und 4 sind weitere stufen des Herstellungsverfahrens dargestellt, welche das vorliegende Beispiel vervollständigen. In Fig. 3"'ist die diffundierte Scheibe 10 gemäß Fig. 2 mit einem ohmschen Kontakt 16 auf der unteren Flachseite der Scheibe dargestellt,* sowie einer ringförmigen · Zone 18 vom n-Leitungstyp auf der oberen Flachseite der Scheibe, welche zum Beispiel durch Legierung erzeugt werden kann, so daß gleichzeitig ein ohmscher Kontakt an dieser η-leitenden ZoneIn Figures 3 and 4 are further stages of the manufacturing process which complete the present example. In Fig. 3 "'the diffused pane 10 is according to Fig. 2 with an ohmic contact 16 on the lower Flat side of the disk shown, * as well as an annular zone 18 of the n-conductivity type on the upper flat side of the disk, which can be produced, for example, by alloying, so that at the same time an ohmic contact is made on this η-conductive zone
909883/0466909883/0466
Τ 43 9-9 5$Τ 43 9-9 5 $
PiA 63/8284PiA 63/8284
• angebracht ist, und; außerdem einem zweiten ohmschen Kontakt auf der diffundierten Zone.• is appropriate, and; also a second ohmic contact on the diffused zone.
Ln Fig.. 4. ist die Anordnung gemäß Fig. 3 dargestellt, welche nun mit einem" Graben 22 versehen ist, welcher die diffundierten:- Zonen T3 und; 15 in zwei physikalisch getrennte Teile aufteilt. Der Graben kann ringförmig sein und die ringocheiben— förmige n—leitende Zone 18 umfassen. Andererseits kann auch gemäü einem gleichwertigen Verfahren Material vom Hand dar Scheibe1 entfernt' werden, so daß die pn-Übergänge aufgetrennt werden.4 shows the arrangement according to FIG. 3, which is now provided with a "trench 22 which divides the diffused zones T3 and 15 into two physically separate parts. The trench can be ring-shaped and the ring plates - Shaped n-conductive zone 18. On the other hand, material can also be removed from the hand of the disk 1 according to an equivalent method, so that the pn junctions are separated.
z:eigt sich, daJä die Anordnung, welche- in Fig. 4 dargestellt ist,,, als gesteuerter Gleichrichter taerrtutzt werden Isann, nacjxdera z:.,B... Zuleitungen und eine Kapselung in bekannter V/eise ajigeb'racilt' sirtd. Die Anordnung besteht im., wesentlixihen aus m.er· halteleitendeja 2-onen von ab-we.ehselndem Leitfähig^ feitstyp- imLt dasxsGhen lxÄg-ejidBn: pn-^bergangen. Di.e e-rate. BV-iBitJ^Rüer. Zxm& TB auf der oberen Flachseite dxent: als Kathadeümxtirer'. pear Tm±H dcea?· dif fundierteiji ächiohit, welcher s0.w,ahi p>- umtf E*^eiäjei· T3"1 u®J; 15 entiiält: und: welcher an die Kathode: t:,,, diieaifti: als; erste BasIszone 23,und der Kontakt 20;,,It turns out that the arrangement which is shown in FIG. 4 is used as a controlled rectifier . The arrangement consists essentially of m.erhalteleitendeja 2-onen of alternating conductivity type - imLt dasxsGhen lxÄg-ejidBn: pn- ^ transitions. The e-rate. BV-iBitJ ^ Rüer. Zxm & TB on the upper flat side dxent: als Kathadeümxtirer '. ? pear Tm ± H DCEA · dif fundierteiji ächiohit which s0.w, ahi p> - umtf E * ^ eiäjei · T3 "1 u®J; 15 entiiält: and: which to the cathode: t: ,,, diieaifti: as; first base zone 23, and the contact 20; ,,
n: aaigeabraEcikt ist, dient als Steueranschluß.. Das ^p AiöBgarrg?SBia.terial 10 dient als zweite Basiszone.n: aaigeabraEcikt is, serves as a control connection .. That ^ p AiöBgarrg? SBia.terial 10 serves as the second base zone.
Bear !Beau &sv da-£ßun41e-rten Zaxm 13 und 15, welcher an die ?. KL'ÄrÄS!öi:te d?es Gerätes angrenzt, dient als Anoden-Bear! Beau & sv da- £ ßun41e- rten Zaxm 13 and 15, which one to the?. KL'ÄrÄS! Öi : te of the device adjoins, serves as an anode
— ο- ο
ii, 6 %/B284ii, 6% / B284
Die· Anordnung geraäfl; Fig·... Φ karm fur: alle: feekana ten An^ falxe. vom ge:s:teue:rten Glexeirricirterrr an^ewaird:t werden: und ist besonders: vorteilhaft, irr den' Fällen anzuwenden,; wo eine; Hohe Kippspannung* und eins.- hohe: Ar~beitsiieTnii.eiE--i.fcur erwünsciit ist.The · arrangement straäfl; Fig · ... Φ karm for: all: feekana ten an ^ falxe. from the ge: s: expensive: rten Glexeirricirterrr an ^ ewaird: t be: and is especially: advantageous to apply in the 'cases; where one; High breakover voltage * and one - high: ArbeitsiieTnii.eiE - i.fcur desirable.
lie hohe: Klppspanming; wird dadurch, teewirkt,,. da& die earste, Basis"zon:e: 2'3 eine faiaehr acbfallend:e: V^rurareirKisurigBkDnzreiitratio hat;. Auf .diese· .Veise ist es mögiiGh,- die: ^ixror-ingtiefe: des pn:lie high: Klppspanming; is thereby, tea-effect,. because the earste, base "zon: e: 2'3 has a faiaehr acbf allend: e: V ^ rurareirKisurigBkDnzreiitratio;. In this ·. way it is possible, - the: ^ ixror-ingtiefe: des pn:
Ubier ganges- 1Φ sa. voran-2:utrjeibeK,: άΆ& ein: flach ex Gradient, dear YerunreinigungsJcOiizüentration am: ]pi>-'Über-gang" vorliegt:, xxnü daß; gleichzeitig dia gewünsciiter OTäie^flKcheja^oirzecntratiai v/eiche^ veariiältnisraäßig· hoch; sein· und timzz&em: eine».Ubier ganges- 1 Φ sa. ahead-2: utrjeibeK: άΆ & a: flat ex gradient, dear YerunreinigungsJcOiizüentration on:] pi> - 'over-gang "exists :, xxnü that; at the same dia gewünsciiter OTäie ^ flKcheja ^ oirzecntratiai v / oak ^ veariiältnisraäßig · high; be · And timzz & em: a ».
Weirfe: aainehnren7 nnifl*. Es; wird: dies bewirkt durch- Diffusion: voir awei Terunireijnigun'gSH des gleioheaii ΐ-ypjsr,« im vo:rli.egien:a:eii spiel von Akz:©pt:orenr von denen die eine Verunreinigurrg; in:Weirfe: aainehnren 7 nnifl *. It; is: this is effected by diffusion: voir awei Terunireijnigun'gSH des gleioheaii ΐ-ypjsr, «in the vo: rli.egien: a: eii play of Akz: © pt: oren r of which the one impurity; in:
das: AuBgangsTnaterial. eindringt und in eineai' geawxnscirte-n: Ϊ1 den: pnr-ilbergang" bildet,, und; vonr d-eneir die zaweite?the: starting material. penetrates and geawxnscirte-n: Ϊ1 the: pnr-ilbergang "forms, and; vonr d-eneir the second?
gung, IUs:- zu: einear gmz^g&azerr Tiefer a^Lsr-diiei erstesgun^ eindlcingif und* di:e; geminsichtei 01xe2Ef^ä;GÄeMfe<mzren*a!atä^^gung, IUs: - to: anear gmz ^ g & azerr Lower a ^ Lsr-diiei firstgun ^ einglcingif and * di: e; geminsichtei 01xe2Ef ^ ä; GÄeMfe <mzren * a! atä ^^
wirfctw -■"■■"-■" """-■■■".■"■.-.■.:wirfctw - ■ "■■" - ■ "" "" - ■■■ ". ■" ■ .-. ■ .:
Btec? aiti^ffSitaiftossr ifearLauf diesrBtec? aiti ^ ffSitaiftossr ifearLauf diesr
eisten; Bäsis^ianB: karrm "iieBacear ve-Es^änTdieM- wmtä&JKi9 wieüm wem Fig., 5- BfesEiig: »imircte,,: weiEcife daie; Ver^^r^eäinsogpn^HfeQiiaiis^ der ersten Basiszone 23- zeigt., SelbatverstänrdlicJr sirell-t dies~ nur ein Fei spiel der- varl lebend en Erfindung' dar1. Das" Diffusian^'-ice; Bäsis ^ ianB: karrm "iieBacear ve-Es ^ änTdieM- wmtä & JK i9 wieüm wem Fig., 5- BfesEiig:» imircte ,,: weiEcife daie; Ver ^^ r ^ eäinsogpn ^ HfeQiiaiis ^ of the first base zone 23- shows., Selbatrstän sirell-t this ~ only a celebration of the varl living invention 'represents 1. The "Diffusian ^' -
profil der ersten' Verunreinigung",, inr diesenr Falle; von AXu,- . ;profile of the first 'pollution ",, in this case; from AXu, -.;
minium, wird durch die erat.e Kurrva 30' dargestslXt.., Die- Älusiirj.±iim>konzentration beträgt etwa" 10. ' A-tome/cm^ an dein·minium, is represented by the erat.e Kurrva 30 '., Die- Älusiirj. ± iim> concentration is about "10. 'A-tome / cm ^ at your ·
H Γ λ ΓH Γ λ Γ
PLA 6Τ/8284PLA 6Τ / 8284
und nimmt auf weniger als 10 Atome/cnr in einer Tiefe von . etwa 50 bis 62 /U in dem Material ab. Die waagerechte unterbrochene Linie 31 seigt die höhe der Verunreinigungskonzen-. tration, welche das Ausgangcmaterial hat, und welches etwa 10 Atome/cm beträgt. Deshalb bewirkt die Aluminiumaiffusion, daß in einer Tiefe von etwas mehr als 50 /U .ein pn-übergang gebildet wird» Da Aluminium ein verhältnismäßig schnell diffundierender Stoff ist, dringt es tief ein una bildet einen flachen Gradienten der Verunreinigungskonsentra'tion am pn-übergang. D.h., der Abfall des Prcl'ilü der Aluminiumdiffusion am pn-übergang ist verhältnismäßig flach, was für eine hohe Kippspannung wünschenswert ist. Unglücklicherweise ; sind ein flacher Gradient der Verunreinigungskcnzentrationand takes on less than 10 atoms / cnr at a depth of . about 50 to 62 / rev in the material. The horizontal interrupted one Line 31 shows the level of the contamination concentration. tration, which the starting material has, and which approx 10 atoms / cm. Therefore the aluminum diffusion causes that at a depth of a little more than 50 / rev. a pn junction is formed »Since aluminum is a relatively fast diffusing substance, it penetrates deeply and forms one flat gradient of the impurity consentra'tion am pn junction. That is, the decline in the principle of aluminum diffusion at the pn junction is relatively flat, which is desirable for a high breakover voltage. Unfortunately ; are a flat gradient of the impurity concentration
am pn-übergang und die gewünschte Cberfläehenkonzentration im allgemeinen mit einem einzelnen Dotierungsmaterial niJht gleichzeitig zu erreichen, wie in der Einleitung ausgeführt wurde. Es zeigte sich, daß die Cberflächeniionsentraticn von Aluminium auf etwa 10 Atone/cm' begrenzt ist, was für die %. gewünschten Eigenschaften des steuerbaren Gleichrichters zu' niedrig ist. Der Grund für diese Begrenzung der Cberflächen- ; konzentration des Aluminiums ist noch nicht ganz klar, aber 1J , es scheint so, daß es auf eine Oberflächenschicht des Halb-at the pn junction and the desired surface concentration cannot generally be achieved simultaneously with a single doping material, as was explained in the introduction. It was found that the surface ion center of aluminum is limited to about 10 atoms / cm ', which is for the%. desired properties of the controllable rectifier is too 'low. The reason for this limitation of the surface; concentration of aluminum is not quite clear, but one J, it seems that a surface layer of the half-
leiters zurückzuführen ist» weiche die Diffusion von weiterem . ,Aluminium in das Innere des Materials verhindert.ladder is due to »soft the diffusion of further . , Prevents aluminum from getting into the interior of the material.
zweite Kurve 32 zeigt das Diffusionsprofil einer zweiten Verunreinigung, in diesem Falle von Gallium. Das Gallium-second curve 32 shows the diffusion profile of a second impurity, in this case gallium. The gallium
lyl^iffusicnsprofil zeigt eine Oberflächenkonzentration von "vV" 909883/0466 lyl ^ iffusicnsprofil shows a surface concentration of "vV" 909883/0466
- 11 - 3i/flg- 11 - 3i / wing
BADBATH
-' - H39958- '- H39958
PM 63/8284PM 63/8284
10 "Atomen/cm r welche ziemlich stark abfällt und nicht '10 "atoms / cm r which drops off quite sharply and not '
die Tiefe des durch die"Aluminiumdiffusion gebildeten pn- ---\ " J Übergangs erreicht. Im Segensatz zu--Aluminium-kann mit Hilfethe depth of the pn- --- \ " J junction formed by the" aluminum diffusion "is reached. On the other hand - aluminum - can help with it
von Gallium die gewünschte Oberflächenkonzentration in ver-, ;- 'of gallium the desired surface concentration in comparable; - '
".-■"■ ' ■- ■- ■ ■ > .".- ■" ■ '■ - ■ - ■ ■> .
hältnismäßig kurzer Zeit erzielt werden. Wenn aber Gallium > · |can be achieved in a relatively short time. But if gallium> · |
alleine benutzt werden würde, um den pn-übergang mit der ge- ιalone would be used to connect the pn junction with the ge ι
wünschten Oberflächenkonzentration herzustellen, müßten ver- ;to produce the desired surface concentration, would have to;
schiedene Kachteile in Kauf genommen werden. Damit ein ver- „ jdifferent Kachteile are accepted. So that a ver "j
hältnismäßig flacher Gradient der Verunreinigungskonzentration *relatively flat gradient of the impurity concentration *
am pn-übergang mit Hilfe von Gallium erzielt'werden könnte, Jcould be achieved at the pn junction with the aid of gallium, J.
wäre eine sehr lange und langsame Diffusion notwendig, welche j.a very long and slow diffusion would be necessary, which j.
wirtschaftlieh untragbar wäre. Außerdem läßt sich mit Gallium ]would be economically unsustainable. In addition, with gallium]
der Leckstrom über den pn-übergang nicht im gewünschten Maß · ·.· ■ |the leakage current across the pn junction is not as desired · ·. · ■ |
klein halten* Es ist auch sehr schwierig, die Oberflächen- , \ keep it small * It is also very difficult to keep the surface, \
konzentration unter Kontrolle zu halten, so daß sie nicht . - ■Keep concentration under control so that they don't. - ■
18 den gewünschten ;»7ert, welcher in der Größenordnung von 10 Atomen/cm liegt, übersehreitet, wenn man die notwendige Eindringtiefe, welche für einen flachen Gradienten der Ver- . ■ unreinigungskonzentration am pn-übergang notwendig ist, mit -■ Gallium erzielen will. Damit man durch Galliumdiffusion die ' gewünschte pn-Gharakteristik und Cberflächenkonzentration innerhalb einer hrauchbaren Zeit-erzielen könnte, wäre es notwendig, sehr hohe Temperaturen anzuwenden, welche wahrschein- Λ lieh das Halbleitermaterial stören würden, und welche'es f praktisch unmöglich machen* die Diffusion innerhalb einer ,] gewöhnlich verwendeten evakuierten '^uarzröhre durchzuführen. Μ''"ί 18 the desired value, which is in the order of magnitude of 10 atoms / cm, overshoots if the necessary penetration depth, which is necessary for a shallow gradient of the ver. ■ The impurity concentration at the pn junction is necessary, with - ■ Gallium wants to achieve. Thus one by Galliumdiffusion the 'could-achieving time desired pn Gharakteristik and Cberflächenkonzentration within a hrauchbaren, it would be necessary to use very high temperatures, which likely Λ borrowed the semiconductor material interfere would and what' it for practically impossible * diffusion to be carried out within a commonly used evacuated oar tube. Μ ''"ί
Die senkrechte gestrichelte Linie 33 zeigt die Tiefe an» InThe vertical dashed line 33 indicates the depth "In
909883/0466909883/0466
" 12 ~ -.; 3i/Bf?" 12 ~ - .; 3i / Bf?
' > H39958'> H39958
PLA 63/8284PLA 63/8284
welefaer ier Emltter-pn-Übergang durch Legierung gebildet wird. Diese Tiefe kann leicht durch die Dicke der Legierungsfolie bestimmt werden und wird so gewählt, daß das Dotierungsniveau am pn-übergang ist. Bereich von etwa 6 . 10 Atomen/cm bis etwa 3 » tO Atomen/cm'' liegt.Welefaer ier emltter-pn-junction is formed by alloy. This depth can be easily determined by the thickness of the alloy foil can be determined and is chosen so that the doping level is at the pn junction. Range of about 6. 10 atoms / cm to about 3 »to atoms / cm ''.
Jäs zeigt sieh also, daß die vorliegende Erfindung eine Lösung der Probleme durch die JSincLLffusion von zwei Verunreinigungen des gleichen ijps in einen Kristall bietet. Diese Verbesserung Ιεεββ leicht durchgeführt werden, da man nicht radikal von den üblichen Verfahren zur Herstellung von gesteuerten Gleichrichter!! abzuweichen braucht, sondern nur eine Abwaailidig der Diffusionsvorgänge, welche mit dem Ausgangsisateriäl durchgeführt werden, notwendig ist» 2s zeigte sich au&er-iesif daß zusätzlich zur Verbesserung der Kippspännung, welerh©1 infolge äes flachen Gradienten der VerunreinigungskonUefitir^tion in der ersten Basiszone 23 auftritt, zusätzlich die Speri'Bpaicau&g, welche die Anordnung aushalten kann» erhöht Jäs thus shows that the present invention offers a solution to the problems associated with the fusion of two impurities of the same ijp into a crystal. This improvement Ιεεββ can easily be carried out since one is not radically deviating from the usual methods of making controlled rectifiers !! departing needs, but only a Abwaailidig of diffusion processes, which are carried out with the Ausgangsisateriäl necessary is "2s showed au & er iesif that in addition to improving Kippspännung, welerh © 1 due äes shallow gradient of VerunreinigungskonUefitir ^ tion in the first base region 23 occurs , additionally the Speri'Bpaicau & g, which the arrangement can withstand »increased
Die abgestufte Leitfähigkeit der diffundierten Zone in de©The graduated conductivity of the diffused zone in de ©
26, welche eine hochdotierte p4--3ehich.t 15 be* i tiöbafft außesrdeiB den Vorteil, daß die Wirkung des26, which is a highly doped p4--3ehich.t 15 * It also has the advantage that the effect of the
vergrößert wird, wenn die Anordnung sich im Zusttind befindet»is enlarged when the arrangement is in the state »
Es «teilt» sieh heraus, daß eine Quelle für die Diffusion der iswel ?trttöi*©iltigujagen des gleichen Typs so geschaffen werdenIt "divides" out that a source for the diffusion of the iswel? trttöi * © iltigujagen of the same type are created
BADBATH
'"14399511'"14399511
PLA 65/8234 PLA 65/8234
kann, daß die beiden Verunreinigungen innig gemischt oder auf einer geeigneten Unterläge zu§ammenlegiert~werden, wobei die Anteile euer zwei Verunreinigungen; in Übereinstimmung mit dem gewünscht en Leitfähagkeitsgrad,, welcher erzeugt werden soll» bestimmt werden können. Z.B. bewirken zusammenlegierte Kiaciiungen von Gallium und Aluminium mit einem Galliumgehält von 0,5 bis 50 Grewiclatsprozent die gewünseirten Bereiciie dar Cberfläuiienlconzent.ratian und Eindringtiefe in Silizium. "Die Gallium-Aluminium-Ijegierung kann h.ergestelli; werden, indem abgewogene Mengen der stoffe auf einen körper aus p-leitendem ailizium aufgelegt werden und im Vakuum. zwecks Herstellung der Legierung aufgeschmolzen werden. Die Diffus iQii3q;ttve?lle kann in . bekannter ίίί ei se verwendet werden^ z.B» indem sie in eine evakuierte ^uarzröhre eingeleg"fc wird* in welcher die zu diffundierenden Öiliziumscliei^Jen enthalten siijd* In Fig* Θ ist eine derartige ^uejlXe dai>gestellt» welche aus einer dotierten Halbleiterunterläge bestefet^ weleiie ΐϊϊ diesem Ealle atts p-leitendem iiilizvium beeteh%und ms£ der die zusainmeiilegierten Veruiireinlgungert 42, wie Sallium und Alumiiiium, sich /befinden. νIt is possible that the two impurities are intimately mixed or alloyed together on a suitable base, with the proportions of your two impurities; can be determined in accordance with the desired degree of conductivity "which is to be generated". For example, compounds of gallium and aluminum alloyed together with a gallium content of 0.5 to 50 percent grain cause the desired areas of surface concentration and penetration depth in silicon. "The gallium-aluminum alloy can be produced by placing weighed quantities of the substances on a body made of p-conductive silicon and melting them in a vacuum for the purpose of producing the alloy. The diffuse can be used in. known ίίί ei se be used ^ for example by being in an evacuated ^ uarzröhre eingeleg "fc in which the ^ to be diffused Öiliziumscliei Jen contain" * siijd * FIG * Θ is such ^ uejlXe dai> set "consisting of a doped semiconductor Läge Bestefet ^ whichever ΐϊϊ this all atts p-conductive iiilizvium beeteh% and ms £ which the intermingled Veruiireinlgert 42, such as Sallium and Alumiiiium, are / are. ν
Bei einem typischen Beispiel der Verfahrensweise der liegenden Erfindung wurden verschiedene Siliziumsclieiben . / vom n-Leitungstyp als Ausgangsmaterial verwendet. Die Si- / liziumscheiben wurden in Trichlorethylen entfettet' und in . Methanol in einem Ultraschallwascher geapült. Die spezifi- sehe Leitfähigkeit und Dicke der Scheiben wurden äanß geprüft*In a typical example of the method of the present invention, various silicon wafers were used. / used as a starting material. The SI- / silicon wafers were degreased in trichlorethylene and in. Methanol washed in an ultrasonic washer. The specific see Conductivity and thickness of the panes were tested externally *
- H - 909883/0468- H - 909883/0468
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JÖer spezifische Y/iderstand betrug zwischen 10 bis etwa 50 Ohm cm (igrößenordnungsmäßig etwa 10 * Atome/cm* Verunreinigungskon-■'.'■". «entrktion) und die Dicke betrug etwa 300 /u. Nach der Keini- gung wurden die Siliziumscheiben in einem Ätzbad geätzt, wel-.J ches aus zwei Volumenteilen Salpetersäure LNO,, einem Teil 1 flußsäure HP und einem Teil Eisessig CK,COOh beetand, und 4anach getrocknet und in eine gereinigte ^uarzröhre eingelegt.JÖer specific Y / esistance was between 10 to about 50 ohm cm (about 10 * igrößenordnungsmäßig atoms / cm * Verunreinigungskon- ■ '.' ■ "." Entrktion) and the thickness was about 300 / u. After Keini- were supply the Silicon wafers are etched in an etching bath, which consists of two parts by volume of nitric acid LNO, one part hydrofluoric acid HP and one part glacial acetic acid CK, COOh, and then dried and placed in a cleaned oil tube.
Ein.e Diffusionsquelle wurde danach hergestellt aus einer Legierung mit 7 Gewichtsprozent Gallium (hest Aluminium), und Ewar auf einer p-leitenden Siliziumscheibe mit einer Dicke von etwa 1,5 πιπί. Die Legierung wurde in einem Vakuum von · IP"" ^m QuecMeilber auflegiert. Die Diffusionqueile wurde A diffusion source was then made from an alloy with 7 percent by weight gallium (most aluminum), and Ewar on a p-conductive silicon wafer with a thickness of about 1.5 πιπί. The alloy was alloyed in a QuecMeilber vacuum. The diffusion source was
ebenfalls in die ^uarzröhre mit den öiliziumscheiben einge legt* Die Quarzröhre mit der Diffusionsquelle und den Si- liziumscheiben wurde dann nach Evaluation auf etwa 10" mm Quecksilber zugeschmolzen und in einen einstellbaren Ofen geschoben und dann bei einer Temperatur von etwa 12300G etwa 20 Std. laag geheizt. also in the ^ uarzröhre with the öiliziumscheiben inserted * liziumscheiben The quartz tube with the diffusion source and the Si was then sealed by evaluation at about 10 "mm mercury and pushed in an adjustable oven, and then at a temperature of about 1230 0 G about 20 Hours laag heated.
Als Ergebnis dieser,Diffusionsbehandiung zeigt sich ein Diffu- Sionsprofil, welches im wesentlichen der Figur 5 entspricht. "i)ie Prüfung der hergestellten Anordnungen zeigte, daß die ί ICippspannung bei 10 Milliampere Leckstrom und 150° C Tempe- As a result of this, Diffusionsbehandiung a diffusion profile which substantially corresponds to the 5 shows. "i) The test of the assemblies produced showed that the ί I flip-over voltage at 10 milliamps leakage current and 150 ° C temperature
etWa 780 V betrug. Diee ist eine ungewöhnlich hohe |[lppspannung* verglichen mit bisher üblichen Anordnungen.was about 780 V. This is an unusually high | [lpp voltage * compared to conventional arrangements.
t;; y t ;; y
"f ■"f ■
der eben beschriebenen Ausführungsform werden die zweithe embodiment just described are the two
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BAD ORIGiNAt.BATH ORIGINAL.
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Verunreinigungen gleichzeitig von derselben Verunreinigungsquelle eindiffundiert. Obgleich dieses Verfahren im allgemeinen zufriedenstellend ist, ist es manchmal wünschenswert, andere Verfahren zur Herstellung von gesteuerten Gleichrichtern mit diesen Eigenschaften zu besitzen. Im folgenden ist mit dem pn-übergang, auf welchen Bezug genommen wird, der Kollektor-pn-Übergang des gesteuerten Gleichrichters gemeint, wenn nicht ausdrücklich anders angegeben.Simultaneously diffused impurities from the same impurity source. Although this procedure in general is satisfactory, it is sometimes desirable other methods of manufacturing controlled rectifiers possessing these properties. Hereinafter is with the pn junction referred to, the collector pn junction of the controlled rectifier meant unless expressly stated otherwise.
Bas Ziel der nachfolgend beschriebenen Ausführungsform der Erfindung ist, verbesserte Verfahren zum Herstellen von gesteuerten Gleichrichtern zu schaffen, welche leicht er-r hältliche einzelne Verunreinigungs-Diffusionsquellen verwenden./ ■-■""■-.'. ' - - ■■"'. ■■:■--'../'■'-■-. ■-; '-:-- ■ The aim of the embodiment of the invention described below is to provide improved methods of manufacturing controlled rectifiers which utilize readily available individual impurity diffusion sources . '- - ■■ "'. ■■: ■ - '.. /' ■ '- ■ -. ■ -; ' -: - ■
■ - ■ ■■ Ein Merkmal dieser Ausführungsform besteht kurz gesagt darin, daß bei einem Verfahren zum Herstellen von gesteuerten Halbleitergleichrichtern ein erster Verunreinigungsstoff in das Ausgangsmaterial eindiffundiert wird, dieser bis zur gewünschten pn-'Jbergangstiefe vordringt und einen flachen Gradienten der Verunreinigungskonzentration am pn-übergang bewirkt. In einem besonderen Diffusionsvorgang wird eine zweite Verunreinigung des gleicnen Leitfähigkeitstyps eindiffundiert, welche eine verhältnismäßig hohe Gberfiäehenkönzentration bewirkt. Im allgemeinen wira die Diffusion des den pn-übergang bestimmenden Verunreinigungsmaterials, zuerst vorgenommen, aber die Beihenfolge der Diffusionsvorgänge kann auch umgekehrt sein. Gemäß einem weiteren Merkmal der vor- ■■ ■■ A feature of this embodiment is short in the fact that in a method for producing controlled semiconductor rectifiers, a first contaminant is diffused into the starting material, penetrates this to the desired pn'Jbergangstiefe and a flat gradient of the impurity concentration at the pn transition causes. In a special diffusion process, a second impurity of the same conductivity type is diffused in, which causes a relatively high surface concentration. In general, the diffusion of the impurity material which determines the pn junction is carried out first, but the sequence of the diffusion processes can also be reversed. According to another feature of the
16 - 909&83/046616 - 909 & 83/0466
Si/BgSi / Bg
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4*4 *
liegenden Krfi&dung v/erden die beiden Diffus ions vorgänge gleichzeitig von zwei getrennten Quellen vorgenommen.lying force ground the two diffusion processes done simultaneously from two separate sources.
Auch diese Ausführungsform, welche in den Figuren 7 bis 13 dargestellt ist, kann insbesondere bei der Herstellung von gesteuerten Gleichrichtern aus η-leitendem nilizium ange- . wendet werden, wotoei die Verunreinigung, welche den flachen Gradienten der Verunreinigungskonzentration an der pn-Lbergangsgrenze bewirkt, Aluminium, und die Verunreinigung, welch© die gewünschte hohe Oberflächenkonzentration bewirkt, Gallium sein kann. Wie aber gezeigt werden wird, können andere ausgewählte Verunreinigungen mit anderen Halbleitermaterialien ähnlich verwendet werden. >This embodiment, too, which is shown in FIGS. 7 to 13 is shown, can be used in particular in the manufacture of controlled rectifiers from η-conductive silicon. the impurity, which is the flat gradient of the impurity concentration at the pn transition boundary causes, aluminum, and the impurity, which causes the desired high surface concentration, Can be gallium. However, as will be shown, other selected contaminants may be with other semiconductor materials can be used similarly. >
Fig. 7 zeigt im Querschnitt eine Kalbleiterscheibe ItO, « welche iD-elspielsweise aus n-leitendem Halbleitermaterial \ besteht.Fig. 7 shows in cross section a calf wafer Ito, "which consists iD-elspielsweise conductive n-semiconductor material \.
In Fig. 8 ist die Scheibe 110 dargestellt, nachdem sie mit einer ersten Verunreinigung gemäß der vorliegenden Erfindung diffundiert wurde, wodurch eine diffundierte p-leitende Zone 112 entstanden ist. Die erste.Verunreinigung dringt in die Scheibe ein und bewirkt einen flachen Gradienten der Verun<reinigungskonzentration am pn-übergang 111 . Der flache Gradient ergibt sich dadurch, daß während der Diffusion eine niedrige Oberflächenkonzontration (großenordnungsmäßig 10 Atome/cm ) eingehalten wird.In Fig. 8, the disc 110 is shown after having a first impurity has been diffused according to the present invention, whereby a diffused p-type Zone 112 was created. The first pollution invades the disc and creates a flat gradient of the Contamination concentration at pn junction 111. The area Gradient results from the fact that during diffusion there is a low surface concentration (of the order of magnitude 10 atoms / cm) is observed.
- 17 - Si/ßg- 17 - Si / ßg
909883/0460 BA0 OFMQINAt909883/0460 BA0 OFMQINAt
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In Fig. 9 ist die Scheibe 110 dargestellt, nachdem sie mit einem zv/eiten p-Leitung hervorrufenden Verunreinigungsstoff diffundiert wurde, welcher eine äußere ■$&£.fundierte p-leitende Zone 114 .erzeugt., die eine tollere eberfiäehenkonzentration. "besitzt und demzufolge als p+—Typ bezeichnet wird, um sie von der ersten diffundierten p—leitenden Zone 112 zu unterscheiden. Die zweite Verunreinigung wird mit einer Oberflächenkonzen trat ion von; etwa 10 oder 10 Atoaen/am^ ein— diffundiert.In FIG. 9, the disk 110 is shown after it has been diffused with a second p-conduction pollutant which has an external effect. well-founded p-type zone 114 .generates. which has a better surface concentration. "and is therefore referred to as p + type to distinguish it from the first diffused p-type region 112. The second impurity is diffused in at a surface concentration of about 10 or 10 atoms / am ^.
L'ie weitere Herstellung der Anordnung kann nach, "bekannten Yerfahren durchgeführt werden, wobei z.B. Legierungsfolien auf— gesehmoXzen werden können, welche eine n-leitende Zone 116 auf der oberen Flacihseite schaffen, die als Kathoden—i-mitter dient, und einen ohmsc-heai Kontakt TTS an der Basiszone {durcto einen ersten Teil der diffundierten 2';ne 112 und 1T4 dargestellt), welcher als S teue ran Schluß des G-erätes dient, unö einen ©mm seihen Kontakt T2Ö an der unteren: Flachsex te als Anodenanschlm-ßi, welcher durch einen zweiten Teil der diffundierten Zonen Π 2 und 114 dargestellt wirid. (3-enauso nach "beJtannten Verfahren dxe durch. Diffusion Zonen durch einen Graben auf getrennt werden, wödu3?eii getrennte Seile auf der1 oberen und unteren Flaeliselte der· Scheibe geschaffen werden,. v - ' " . .The further production of the arrangement can be carried out according to known methods, in which case, for example, alloy foils can be applied which create an n-conductive zone 116 on the upper surface, which serves as a cathode center, and an ohmic -heai contact TTS on the base zone {by a first part of the diffused 2 '; ne 112 and 1T4 shown), which serves as the control end of the device, and a © mm is contact T2Ö on the lower: flat end as Anode connection, which is represented by a second part of the diffused zones Π 2 and 114. (3-The same way according to the known method dxe by. Diffusion zones are separated by a ditch, wödu3? Eii separate cables on the 1 upper and lower Flaeliselte the · disc be created ,. v - '"..
Beispielsweise kann gemäß der vorliegenden Erfindung der erste Mffusionsschritt mit einer Siliziumscheibe vom tungstyp durchgeführt werden, welche eine Dicke von ßtv/aFor example, according to the present invention, the first mffusion step with a silicon wafer from type, which has a thickness of ßv / a
909883/0466909883/0466
-'18- . ■ . öi/Bg-'18-. ■. öi / Bg
BAD UBfG ^Mf'^A BAD UBfG ^ Mf '^ A
_\ά _ \ ά
909883/0466909883/0466
U39958U39958
PLk 6Ϊ/8284PLk 6Ϊ / 8284
265 /U und einen spezifischen Widerstand von etwa 25 Ohm cm besitzt. lter erste Diffusionsschritt wird mit Aluminium als Dotierungsmaterial durchgeführt, welches bis zu einer Tiefe von etwa 30 /U eindringt mit einer Oberflächenkonzentration von etwa 3 . 10 Atomen/cm". Der zweite Diffusionsschritt wird mit Gallium ausgeführt, welches bei einer oberflächenkonzentration von etwa 5 · 10 Atomen/cm eindiffundiert wird, Während dieser Diffusion diffundiert'das zuerst ein- [ diffundierte Aluminium weiter in die Halbleiterscheibe, so j daß die Tiefe des pn-ibergangs etwa 43 /u beträgt. lie einlegierte η-leitende Zone, welche den Kathodenemitter der Anordnung darstellt, bildet einen pn-übergang in etwa 16,5 /U TieTe der Scheide»-265 / U and a specific resistance of about 25 ohm cm. The first diffusion step is carried out with aluminum as the doping material, which penetrates to a depth of about 30 / U with a surface concentration of about 3. 10 atoms / cm ". The second diffusion step is carried out with gallium, which is diffused at a surface concentration of about 5 x 10 atoms / cm, during this diffusion diffundiert'das first [diffused aluminum mono- further into the semiconductor wafer, so j that The depth of the pn junction is about 43 / u. The alloyed η-conductive zone, which represents the cathode emitter of the arrangement, forms a pn junction at about 16.5 / U depth of the sheath »-
Fig. 11 zeigt ein Diffusionsprofil, welches bei den eben beschriebenen DiffusionsVorgängen entsteht.Fig. 11 shows a diffusion profile, which in the flat Diffusion processes described arises.
Wenn man das Gallium während der zweiten Diffusion während einer längeren Seit eindiffundiert, so daß das zuvor eingebrachte Aluminium zu einer no*ch größeren !Tiefe weiterdiffundiert, kann-sogar eine noch höhere Kippspannung erzielt werden.If the gallium is diffused in during the second diffusion for a longer period, so that the previously introduced Aluminum diffuses further to an even greater depth, an even higher breakdown voltage can be achieved.
Bei der praktischen Durchführung der Erfindung werden diliziumkristall e aechanii?ch vorbereitet und chemisch nach bekannten Verfahren gereinigt. Die Kristalle werden in eine Cuar2rohre mit der Diffusionsquelle eingebracht. Die Röhre wird «it. einem inerten Gas gefüllt und verschlossen.In practicing the invention, silicon crystals are used e aechanii? ch prepared and chemically cleaned according to known methods. The crystals are in a Cuar2rohre introduced with the diffusion source. the Tube will «it. filled with an inert gas and sealed.
■■-■•■>:>* ν·- VH39958■■ - ■ • ■ >: > * ν · - V H39958
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Wenn Aluminium als eine der Verunreinigungen verwendet wird, ■ kann die Quelle aus metallischem Aluminium bestehen oder aus Silizium, das mit Aluminium diffundiert ist, und das im wesentlichen auf der gleichen Temperatur gehalten wird wie die Scheiben, welche diffundiert werden sollen (zwischen etwa 1100 unu 1300° G). Die für die Aluminiumdiffusion vorgesehene Zeit wird vorzugsweise lang gewählt, um einen flachen Gradienten am pn-übergang zu erzielen* Die kann gewöhnlich zwischen 10 bis 50 Stunden liegen. Wenn Gallium als die andere Verunreinigung verwendet wird, kann die cuelle aus Gallium in metallischer oder legierter Form bestehen, welche auf einer unterschiedlichen, im allgemeinen niedrigeren Temperatur ; als die Scheiben gehalten wird, welche diffundiert werdenIf aluminum is used as one of the impurities, the source may consist of metallic aluminum or silicon which has diffused with aluminum and which is kept at substantially the same temperature as the disks which are to be diffused (between about 1100 u 1300 ° G). The time provided for the aluminum diffusion is preferably chosen to be long in order to achieve a flat gradient at the pn junction * This can usually be between 10 to 50 hours. When gallium is used as the other impurity can uelle c consist of gallium in the metallic or alloyed form, which, at a different, generally lower temperature; than the disks which are diffused
".."-"■■■". f sollen, wodurch der Dampfdruck gesteuert wird und eine Ober— ".." - "■■■". f should, whereby the steam pressure is controlled and an upper-
■ 17■ 17
flächenkonzentration in der Größenordnung von 10- oder 10 ■Atomen/cnr erzielt wird. Spezifische Parameter bei der Diffusion der beiden Stoffe sind größtenteils bekannt oder3 können leicht durch Versuche festgestellt werden. . ""■...;;Area concentration in the order of 10 or 10 ■ atoms / cnr is achieved. Specific parameters in diffusion Most of the two substances are known or 3 can easily be determined by experiment. . "" ■ ... ;;
Gemäß der Erfindung besteht auch die Köglichkeit, die Reihenfolge, in welcher die zwei Verunreinigungen eindiffundiert werden, umzukehren. Z.B. kann die erste Diffusion mit Gallium Λ durchgeführt werden, welches während der zweiten Diffusion mit Aluminium zwar teilweise wieder ausdampft, aber dennoch I die gewünschte hohe Gberflächenkonzenträtiön bewirkt."Pi^;. 12 zeigt ein typisches Diffu§ionspro-fil, welches von .derartigeiiAccording to the invention, it is also possible to reverse the order in which the two impurities are diffused in. For example, can be performed with the first diffusion gallium Λ which, although partially evaporates again during the second diffusion with aluminum, but I provides the desired high Gberflächenkonzenträtiön. "Pi ^ ;. 12 shows a typical Diffu§ionspro-fil which of. sucheii
Diffusionsvorgängen herrührt. ; ?Diffusion processes originates. ; ?
909883/0466 , 909883/0466 ,
Ln 63/8284 Ln 63/8284
Jis zeigte sich, daß gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung Kippspannungen höher air 1000 V leicht erreicht werden können»Jis was found to be in accordance with this embodiment of the invention Breakdown voltages higher than air 1000 V can easily be achieved »
Bei der Durchführung der Erfindung sollten die Oberflächenkonzentration, nachdem beide Diffusionpvorgänge abgeschlossenWhen carrying out the invention, the surface concentration, after both diffusion processes have been completed
17 sind, wie zuvor bemerkt, verhältnismäi'3ig hoch sein ι etwa TO bis 10 Atome/cm'5). Dieser »Vert kann aber innerhalb verhältnismäßig weiter Grenzen variiert werden, da die einlegierung der Kathoden-iimitter-Legierung zur Folge hat, daß der ^äiitter-pn-Übergang, welcher dadui'ch gebildet wird, in einer gewissen Tiefe im Halbleitermaterial liegt; und es ist die Verunreinigungskonzentration in dieser Tiefe, welche zum erzielen guter Eigenschaften gesteuert werden inuß, allgemein wurde gefunden, daß gute Kathodenemittereigenschaften erzielt werden, wenn die Verunreinigungskonzentration der diffundierten Basiszone an dem pn-übergang zwischen 6 . 10 Atoinen/cm- bis etwa ' 3 » 10 Atomen/cm liegt. Deshalb muß, wenn die Oberflächenkonzentration verhältnismäßig hoch liegt, z.B. bei 10 der Emitter tiefer einlegiert werden als dann, wenn die überflächenkonzentration verhältnismäßig niedrig ist, wie z.B. bei 1Ö17 Atomen/cm5. -As noted above, 17 are relatively high - about 10 to 10 atoms / cm ' 5 ). This vert can, however, be varied within relatively wide limits, since the alloying of the cathode-imitter alloy has the consequence that the emitter-pn-junction which is then formed lies at a certain depth in the semiconductor material; and it is the impurity concentration at this depth which must be controlled in order to achieve good properties. In general, it has been found that good cathode emitter properties are achieved when the impurity concentration of the diffused base region at the pn junction is between 6. 10 Atoinen / cm to about '3' 10 atoms / cm lies. Therefore, when the surface concentration is relatively high, for example at 10, the emitter must be alloyed deeper than when the surface concentration is relatively low, for example at 10 17 atoms / cm 5 . -
In Pig. \5 ist. eine Diffusionseinrichtung zur Durchführung eines weiteren Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung \ dargestellt. In einer verschlossenen ^uarsröhVe 150 sind aufgestellte η-leitende oiliziumscheiben 1*52, welche diffundiert werden sollen, vorgesehen. In der llähe dieser Ucheiben undIn Pig. \ 5 is. a diffusion device for carrying out another method according to the present invention \ illustrated. In a closed tube 150, η-conductive silicon disks 1 * 52, which are to be diffused, are provided. In the length of these Ucheiben and
' ΤΑ39958 ' ΤΑ39958
PLA 6'5/β2ΒΑ PLA 6'5 / β2ΒΑ
für gcy/öhnlijh in derselben Halterung 133 ist eine .Mehrzahlvon p-leitenden ../iliziuniGcheiben 134 aufgestellt, welche mit ALuminium bis zu einer Cberfläehenkonzentration von etv/ii 1Ö Atarnen/'Jm* diffundiert wurden. Zusätzlich ist eine metallische 'JaLliumnuelle 136 an einem :vnde des Hehres angebracht, und das Rohr ist mit Argon bis zu einem Druck von etwa 0,2 Atmosphären bei 25° 3 wieder aufgefüllt. Die verschlossene Rühre wird in einen Diffunionnofen so eingebracht, daß das ^nde, an welchem nitjh äie Galliumquelle 1 ;>6 befindet, auf einer Temperatur von etwa GOO0 .!gehalten wird, während das andere ^nde, an welchem/sich die n-leitenden olliziumscheiben und die p-leitenden Jiliziumscheiben, welche das Aluminium enthalten, befinden, auf einer Temperatur von etwa 1215° liegt. Herrn die Diffusion etv/a 46 otunden lang durchgeführt wird, zeigt sich#; daß das .-.luniinium bis zu einer Tiefe von etwa 60 ax eindringt und einen flachen Gradienten der Verunreinigungskonzentration bewirkt. Das Gallium diffundiert bis zu einer '.Tiefe von etv/a 41 /U undfor gcy / öhnlijh in the same holder 133 there is a plurality of p-conducting ../iliziuniG disks 134 which have been diffused with aluminum up to a surface concentration of etv / 1110 Atarnen / 'Jm *. In addition, a metallic jellium source 136 is attached to one end of the tube and the tube is refilled with argon to a pressure of about 0.2 atmospheres at 25 ° 3. The closed stirrer is placed in a diffusion furnace in such a way that the end on which the gallium source 1;> 6 is located is kept at a temperature of about GOO 0 -conductive silicon disks and the p-conductive silicon disks, which contain the aluminum, are at a temperature of about 1215 °. Herr the diffusion is carried out for about 46 hours, it shows #; that the .-. luniinium penetrates to a depth of about 60 ax and causes a shallow gradient in the impurity concentration. The gallium diffuses to a depth of about 41 / U and
17 bewirkt eine Oberflächenkonzentration von etwa 8 .10 = Atomen/cm »-Ea ist notwendig, das Gallium auf einer wesentlich geringeren Temperatur als das Silizium zu halten, weil sicn. sonst eine zu hohe Gallium-Oberfläch-enkcnzentration ergibt» " '"■-." /--17 causes a surface concentration of about 8.10 = atoms / cm »-Ea is necessary to keep the gallium at a significantly lower temperature than the silicon, because sicn. otherwise too high a gallium surface concentration results in »"'"■-." / -
Bei dem Verfahren mit gleichzeitiger Biffusi on ,welches eben beschrieben wurde, wurde eine erfolgreiche Diffusion der ersten Verunreinigung, nämlich Aluminium,erzielt, wenn die Anzahl der mit Aluminium diffundierten Scheiben, welcheIn the procedure with simultaneous diffusion, which Just described was a successful diffusion of the first impurity, namely aluminum, achieved when the number of panes diffused with aluminum, which
1 - y*w,^. 1 - y * w, ^.
i 63/8284i 63/8284
als Diffusionsquelle dienen, etwa halb so groß wie die der einzudiffundierenden iSiliziumseheiben'ist. Die Verwendung derartiger diffundierter Aluminiumscheiben wird bevorzugt, da der Gebrauch von metallischem Aluminium mit metallischem Gallium in der gleichen Röhre sich als schwer kontrollierbar herausgestellt hat, wenn das gewünschte Diffusionsprofil erreicht werden soll.serve as a diffusion source, about half the size of that of the to be diffused iSiliconseiben 'is. The usage such diffused aluminum disks is preferred, since the use of metallic aluminum with metallic gallium in the same tube turns out to be difficult to control has shown when the desired diffusion profile is to be achieved.
Beim Verfahren der gleichzeitigen Diffusion von zwei Verunreinigungen von verschiedenen quellen ist es wichtig, daß' Verunreinigungen verwendet werden, welche deutlich unterschiedene Dif fusionskcnntanteri haben, zumindest einen Unterschied"mit einem Faktor ven etwa 2. .·ie bekannt ist, ist die Biffusionskonstante von Aluminium etwa 5 mal größer als die von Gallium. Bei üer Durchführung ier. .-„rfinaung mit zwei unterschiedlichen I/iffusicnssehritten ist der Unterschied der Diffusionskonstanten weniger kritisch, da durch Steuerung von 2eit und Temperatur der.Diffusion eine größere Flexiblität des Verfahrens gegeben ist. ^s ist sogar möglich, dieselbe Verunreinigung, z.3. Gallium, bei beiden.Diffusionsschritten zu verwenden. Der erste ..-ohritt besteht dann in einer langen flachen Diffusion, bewirkt durch einen geringen Galliumdampfdruck, und der zweite Schritt besteht in einer kurzen schnellen Diffusion mit einem verhältnismäßig hohen Galliumdampfdruck. Die Verwendung derselben Verunreinigung bei den beiden Diffusionsschritten schafft aber zusätzliche Sinstellungsprobleme, welche zu vermeiden wünschenswert . . erscheint, und deshalb ist es auch hier zweckmäßig,zweiIn the process of simultaneous diffusion of two impurities from different sources, it is important that impurities are used which have clearly different diffusion capacities, at least one difference "by a factor of about 2. As is known, the diffusion constant of aluminum about 5 times larger than that of gallium. When carrying out a refinement with two different steps, the difference in the diffusion constants is less critical, since the control of the time and temperature of the diffusion gives the process greater flexibility. It is even possible to use the same impurity, e.g. 3rd gallium, in both diffusion steps rapid diffusion with a relatively high gallium vapor pressure. The use of the same impurity However, adjustment in the two diffusion steps creates additional adjustment problems which it is desirable to avoid. . appears, and therefore it is also useful here to have two
9Ö9883/0A669Ö9883 / 0A66
BADBATH
3 β *3 β *
-' U 3 99 58- 'U 3 99 58
■ PLA 65/8284■ PLA 65/8284
.:■ · .■..· vt \i ■-.: . ;■.: ■ ·. ■ .. · vt \ i ■ - .: . ; ■
Verunreinigungen eu verwenden, welche verschiedene Diffusionskonstanten haben.Use impurities eu which have different diffusion constants to have.
Selbstv.erßtändlich kann die vorliegende Erfindung mit anderen ' Halbleitermaterialien, und Verunreinigungen als den ausdrück-. lieh genannten durchgeführt werden, jvs liegt innerhalb der Lehren der Vorliegenden lirfindung, swei Verunreinigungen in ■jedem Halbleitermaterial·".zu verwenden, von denen die eine eine Diffusionskonstante von mindestens zweifacher Größe wie die andere in dem jeweils verwendeten Material hat, so daß die Verunreinigung mit der höheren Diffusiönskonstante tief eindringt und' einen flachen Gradienten der yerunreinigungekonzentration am pn-übergang schafft und die andere Verun*- . ": reinigung die verhältnismäßig hohe Cterfiächenkonzentration bewirkt. . · - ' -. :_■It goes without saying that the present invention can be used with semiconductor materials and impurities other than those expressed. borrowed are carried out, jvs is within the teachings of the present invention to use two impurities in each semiconductor material, one of which has a diffusion constant of at least twice the size of the other in the particular material used, so that the impurity penetrates deeply with the higher Diffusiönskonstante and 'a shallow gradient of yerunreinigungekonzentration on creating pn junction and the other Verun * - ":. cleaning the relatively high Cterfiächenkonzentration causes. . · - '-. : _ ■
'■ Die folgende Tabelle gibt brauchbare Beispiele von Grundma* terial und Verunrciniguhgen an. Die schneller diffundierende'■ The following table gives useful examples of basic dimensions * material and contamination. The faster diffusing one
Verunreinigung wird zuerst angegebenίImpurity is stated firstί
Grundmaterial VerunreinigungenBase material impurities
n-leitendes Üilizium Aluminiurn und entweder G"alliumn-type silicon aluminum and either allium
oder Boror boron
n-leitendes Cilizium Bor und entweder Indiura odern-type silicon boron and either indiura or
' ' '.. ■ ■...-....-.,■ : Thallium * '''.. ■ ■ ...-....-., ■: thallium *
p-1eitendee Silizium Phosphor und entweder Aismut,p-1 sided silicon phosphorus and either aismuth,
Arsen oder AntimonArsenic or antimony
. η-leitendes Germanium Indium und Thallium p-leitendes Germanium. Arsen und entweder" Wismut, Anti—. η-conductive germanium indium and thallium p-type germanium. Arsenic and either "bismuth, anti-
mon oder Phosphormon or phosphorus
_ ?4 _ '90988370466_ ? 4 _ '90988370466
; -;;■ ν- BAD.; - ;; ■ ν- BATH.
M439958M439958
PLa 63/8284PLa 63/8284
GrundmaterialBase material
VerunreinigungenImpurities
p-leitendea Germanium p-leitendes Germanium η-leitendes Indiumarsenid η-leitendes Tndiumarsenidp-type a germanium p-type germanium η-conductive indium arsenide η-conductive tndium arsenide
Wismut und Phosphor Antimon und Phosphor Zink und Magnesium Kadmium und Z inkBismuth and phosphorus antimony and phosphorus zinc and magnesium cadmium and Z ink
Die jweils passenden Diffusionsparamter können durch den Halbleiterfachmann in Übereinstimmung mit bekannten Verfahren ausgewählt werden.The diffusion parameters that match in each case can be determined by the Semiconductors skilled in the art can be selected in accordance with known methods.
Obgleich die vorliegende Erfindung mit Bezug auf bestimmte Beispiele beschrieben und dargestellt wurde, ist es klar, daß sie nicht darauf beschränkt ist, sondern daß verschiedene Abwandlungen ohne Abweichung von" den gimndlegenden Gedanken möglich sind.Although the present invention with reference to certain Examples have been described and illustrated, it is clear that it is not limited thereto, but that various Modifications without deviating from "the general thought possible are.
13 Figuren13 figures
15 Paten fcanoprüche15 sponsors fcano claims
809885/0468809885/0468
BADBATH
Claims (1)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US249530A US3249831A (en) | 1963-01-04 | 1963-01-04 | Semiconductor controlled rectifiers with a p-n junction having a shallow impurity concentration gradient |
US249496A US3362858A (en) | 1963-01-04 | 1963-01-04 | Fabrication of semiconductor controlled rectifiers |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1439958A1 true DE1439958A1 (en) | 1970-01-15 |
Family
ID=26940112
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1963W0035856 Pending DE1439958A1 (en) | 1963-01-04 | 1963-12-21 | Controlled semiconductor rectifiers and processes for their manufacture |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
CH (1) | CH416579A (en) |
DE (1) | DE1439958A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2443139A1 (en) * | 1978-12-01 | 1980-06-27 | Radiotechnique Compelec | Mesa structure monolithic triac esp. light operated type - has two thyristors sharing oppositely conducting regions and terminal bridging vertically divided base layer |
-
1963
- 1963-12-21 DE DE1963W0035856 patent/DE1439958A1/en active Pending
- 1963-12-24 CH CH1590963A patent/CH416579A/en unknown
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2443139A1 (en) * | 1978-12-01 | 1980-06-27 | Radiotechnique Compelec | Mesa structure monolithic triac esp. light operated type - has two thyristors sharing oppositely conducting regions and terminal bridging vertically divided base layer |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CH416579A (en) | 1966-07-15 |
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