DE1564297B1 - Thyristor - Google Patents
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Description
i '' 2 ■ ·
Die Erfindung bezieht sich auf einen Thyristor mit dämpfe wird dann aus dem Glühofen entfernt, und der
einem p-n-p-n-Aufbau, bei dem die äußerste p-Schicht ".· „Ofen wird, mit Luft gefüllt; wobei die Platte in dem
als Anode, die äußerste η-Schicht als Kathode wirken Glühofen für weitere vier Stunden bei 12500C erhitzt
und in der Kathodenschidit und der anliegenden wird und dann auf Raumtemperatur mit einer Kühlp-Schicht
eine eindiffundierte Schicht eines Strom- 5 geschwindigkeit von 5°C/min abgekühlt wird. Hierträgers
vorhanden ist, dessen Rekombinationsmittel- durch wird eine p-n-p-Scheibe mit den p-Schichten 12,
punkte sich kontinuierlich zwischen der anliegenden 13, die von Glas bedeckt sind, erhalten. Das Glas wird
p-Schicht und der Kathodenschicht erstrecken und bei entfernt, so daß eine Platte erhalten wird, wie sie in
dem diese anliegende p-Schicht mit einer Steuerelek- F i g. 2 gezeigt ist.
trode verbunden ist. io Nun wird die Platte erneut in einen Glühofen mit
trode verbunden ist. io Nun wird die Platte erneut in einen Glühofen mit
Bei derartigen Thyristoren ist es bekannt, daß die offenen Enden bei 1250°C eingesetzt und es werden
Kathodenschicht Rekombinationszentren enthalt, die Phosphorpentoxiddämpfe über die Platte bei dieser
beim epitaktischen Aufwachsen der Kathodenschicht Temperatur von 1250° C geleitet. Die Platte wird
unter Bildung eines Hetero-Überganges entstehen und unmittelbar darauf in dem Ofen abgekühlt mit einer
daher eine Schicht bilden, die sich zwischen der Katho- 15 Kühlgeschwindigkeit von 5°C/min. Durch dieses Ver-
denschicht und der anliegenden p-Schicht erstreckt fahren wird ein n-p-n-p-n-Aufbau mit Glasschichten 14,
(deutsche Auslegeschrift 1189 656). . __ 15 erzeugt, die die äußeren n-Typ-Schichten 16, 17
Ferner ist ein Halbleiterbauelement mit pn-Über- bedecken, wie es in F i g. 3 gezeigt ist.
gang bekannt, bei dem sowohl die p- wie die η-Schicht Die Schichten 15, 17 werden durch Ätzen in CP6
eindiffundierte Rekombinationszentren enthalten, wo- 20 entfernt und die erforderliche Kathodenschablone
bei die Temperaturabhängigkeit des Halbleiterbauele- wird auf der Schicht 14 mittels einer aufgelegten
ments verbessert werden soll. Zur Erzeugung von Photomaske oder mittels eines anderen geeigneten g
Rekombinationszentren wird Nickel, Kobalt und Eisen Verfahrens hergestellt. Hierauf wird die Schicht 14 "
verwendet (deutsche Patentschrift 1 051 983). einem Ätzvorgang in einer CP6-Säure unterworfen,
Es ist somit bekannt, daß die Rekombinations- 25 wodurch die bloßgelegten Teile der Schichten 14, 16
mittelpunkte den Wirkungsgrad von Thyristoren be- entfernt werden, so daß eine Platte, wie sie in Fig. 4
trächtlich verbessern, insbesondere wird dessen Fähig- gezeigt ist, erhalten wird, die eine Anodenschicht 13
keit, bei Änderungen der Temperatur zufriedenstellend besitzt, eine Steuerelektrodenschicht 12 und eine Ka-
zu arbeiten, entscheidend verbessert. thodenschicht 16.
Bei dieser Maßnahme wird indessen die Einschalt- 30 Die Scheibe, wie sie in Fi g. 4 gezeigt ist, wird einer
eigenschaft des Thyristors zwangläufig ver- weiteren Verfahrensstufe der Diffusion von Bor unter-
schlechtert. ..-.■■' worfen, so daß hochdotierte p-Schichten an den bloß-
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen hegenden Teilen der gezeigten p-Schichten erzeugt
Thyristor zu schaffen, bei dem dieser Nachteil weit- werden. Diese_ hochdotierten p-Schichten, die aus
gehend beseitigt ist. 35 Gründen der Übersichtlichkeit in den Zeichnungen
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die der nicht gezeigt sind, werden selbst mit Glas bedeckt.
Kathodenschicht anliegende p-Schicht aus zwei ver- Die nächste Verfahrensstufe besteht darin, alle Glasschieden
großen Teilen gebildet ist, daß sich die Re- schichten von der Platte zu entfernen und die Platte
kombinationsmittelpunkte enthaltende Schicht nur mit Nickel mittels eines Plattierungs- oder eines Aufzwischen
demflächenmäßig größeren Teil der anliegen- 40 dampf Verfahrens zu bedecken. Das Nickel wird dann
den p-Schicht und der Kathodenschicht erstreckt und in die Oberfläche von Silizium durch Erhitzen auf
daß der Anschluß der Steuerelektrode an dem flächen- 800 0C für einige Minuten in einer Atmosphäre von
mäßig kleineren Teil vorgesehen ist. 90 °/0 Stickstoff und 10 % Wasserstoff hineindiffun-
In den Zeichnungen, die Ausführungsbeispiele der diert. Hierauf besetzt die Platte die Gestalt, wie sie in \
vorliegenden Erfindung darstellen* sind Verfahrens- 45 Fig. 5 dargestellt ist, in der zu sehen ist, daß das
schritte zur Herstellung eines Thyristors gezeigt. Es Nickel in die Platte hineindiffundiert ist, was mit den
zeigen Schichten 18, 19 bezeichnet ist.
F i g. 1 bis 7 die Herstellungsstufen eines Thyristors Da es unmöglich ist, einen Kontakt an den Schichten
und . mit dem hineindiffundierten Nickel herzustellen, be-
F i g. 8 eine Draufsicht, die eine von den bevor- 5° steht der nächste Verfahrensschritt darin, die Platte
zugten Ausgestaltungen des Bereichs, mit dem die wiederum mit Nickel zu plattieren und auf diese Weise
Steuerelektrode verbunden ist, und der Kathode dar- die Nickelschichten 21, 22 herzustellen. Die' Verbin-
stellt. dung zwischen der Steuerelektrode und der Kathode
In den Zeichnungen ist eine Platte gezeigt, die aus wird dann abgedeckt, indem eine Maske 23 verwendet
einem einzigenn-Typ-SiliziumKristall 11 geschnitten ist 55 wird, die in Fig. 6 gezeigt ist, und die Einrichtung
mit einem Widerstandswert von annähernd 40 Ohm/cm wird hierauf goldplattiert, wobei die Goldschichten
und die auf eine Stärke vonannähernd 0,28bis 0,292mm mit 24,25 angegeben sind. Zum Schluß wird die Maske 23
geläppt ist. Die Platte wird dann in einer Säure- fortgenommen, und es wird ein weiteres Ätzverfahren
mischung, die allgemein aus 5 Volumteilen Salpeter- durchgeführt, bei dem beispielsweise Chloreisenoxid
säure, 3 Volumteilen Essigsäure und 3 Volumteilen 60 verwendet wird, um die Nickelschichten zu entfernen,
Fluorwasserstoffsäure oder Flußsäure besteht, ge- so daß kein Kurzschluß zwischen der Steuerelektrode
ätzt. und der Kathodenschicht entstehen kann. Die Ein-
Mit dem Ätzverfahren wird eine Platte mit einer richtung hat nunmehr die Gestalt, die in F i g. 7
Stärke von 0,254mm erzeugt, die in Fig. 1 dargestellt gezeigt ist. Es werden nun auf den goldplattierten
ist. Die Platte wird in einen evakuierten Glühofen für 65 Oberflächen Kontakte angebracht, um die Anoden-,
die Dauer von einer Stunde bei einer Temperatur von Kathoden- und die Steuerelektrodenanschlüsse her-
1250° C eingesetzt, zusammen mit einer Quelle von zustellen. Hierbei wurde festgestellt, daß eine Ein-
Alumimumdämpfen. Die Quelle für die Aluminium- richtung, die in dieser Art hergestellt ist, einen wesent-
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lieh verbesserten Wirkungsgrad bei verschiedenen Temperaturen aufweist, im Vergleich bei einem Thyristor,
bei dem kein diffundiertes Nickel unter der Oberfläche vorhanden ist. Ein gleiches Verfahren kann
auch für die Herstellung einer Vierschicht-Diode verwendet werden. In diesem Fall ist es jedoch nicht erforderlich,
einen Anschluß zu der Steuerelektroden-Schicht herzustellen.
Wenn sich die diffundierte Nickelschicht zwischen der Kathodenschicht 16 und der gesamten Schicht der
Steuerelektrode 12 erstreckt, wie es vorstehend beschrieben ist, wurde gefunden, daß die Einschalteigenschaften
des Thyristors verschlechtert werden. Dieser Nachteil kann in einfacher Weise dadurch überwunden
werden, indem die Steuerelektrodenschicht 12 aus zwei Teilen 12a, 12 b, wie es in Fig. 8 gezeigt ist,
hergestellt wird. Der Anschluß zur Steuerelektrode wird an dem Bereich 12 c angebracht, und die Verbindung
30 zwischen dem Bereich 12α und der Kathode 16
wird auf eine Tiefe unterhalb der diffundierten Nickelschicht fortgeätzt, so daß kein diffundiertes Nickel
sich zwischen der Kathode 16 und dem kleineren Bereich 12 a der Steuerelektrode befindet. Indessen
erstreckt sich das diffundierte Nickel zwischen der Kathode 16 und dem größeren Bereich 126 der
Steuerelektrode. Bei dieser Anordnung, infolge der Tatsache, daß kein Anschluß zu dem Bereich 12b
vorhanden ist, ist eine zweite Nickelplattierung und die Goldplattierung an dem Bereich 12 b nicht erforderlich.
Claims (2)
1. Thyristor mit einem p-n-p-n-Aufbau, bei dem
die äußerste p-Schicht als Anode, die äußerste η-Schicht als Kathode wirken und in der Kathodenschicht
und der anliegenden p-Schicht eine eindiffundierte Schicht eines Stromträgers vorhanden
ist, dessen Rekombinationsmittelpunkte sich kontinuierlich zwischen der anliegenden p-Schicht und
der Kathodenschicht erstrecken und bei dem diese anliegende p-Schicht mit einer Steuerelektrode verbunden
ist, dadurch gekennzeichnet, daß die der Kathodenschicht (16) anliegende
p-Schicht aus zwei verschieden großen Teilen (12a, 12b) gebildet ist, daß sich die Rekombinationsmittelpunkte
enthaltende Schicht (18) nur zwischen dem fiächenmäßig größeren Teil (12 έ)
der anliegenden p-Schicht und der Kathodenschicht (16) erstreckt und daß der Anschluß der
Steuerelektrode an dem fiächenmäßig kleineren Teil (12 a) vorgesehen ist.
2. Verfahren zum Herstellen eines Thyristors nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
der Kathodenschicht (16) anliegende p-Schicht aus zwei Teilen (12 a, 12 b) gebildet wird, indem zwischen
der Kathodenschicht (16) und einem Teil (12 a) dieser p-Schicht eine Verbindung (30) auf
eine Tiefe unterhalb der eindiffundierten Schicht (18), die Nickel als Rekombinationsmittelpunkte
enthält, fortgeätzt wird und der Anschluß der Steuerelektrode an diesem Teil (12 a) hergestellt wird.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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|---|---|---|---|---|
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