DE2634155B2 - Halbleiter-Gleichrichter und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Halbleiter-Gleichrichter und Verfahren zu seiner Herstellung

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DE2634155B2 DE19762634155 DE2634155A DE2634155B2 DE 2634155 B2 DE2634155 B2 DE 2634155B2 DE 19762634155 DE19762634155 DE 19762634155 DE 2634155 A DE2634155 A DE 2634155A DE 2634155 B2 DE2634155 B2 DE 2634155B2
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Description

Die Erfindung betrifft einen Halbleitergleichrichter der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 vorausgesetzten Art und ein Verfahren zu dessen Herstellung.
Im allgemeinen hat ein Halbleitergleichrichter eine erste Halbleiterschicht eines Leitungstyps, eine zweite Halbleiterschicht eines zum einen Leitungstyp entgegengesetzten Leitungstyp neben einer der entgegengesetzten Flächen der ersten Halbleiterschicht, um einen PN-Übergang mit der ersten Halbleiterschicht zu bilden, eine dritte Halbleiterschicht des einen Leitungstyps neben der anderen Fläche der ersten Halbleiterschicht und mit einer höheren Dotierstoffkonzentration als die erste Halbleiterschicht sowie zwei Hauptelektroden in ohmschem Kontakt mit den Flächen der zweiten bzw. der dritten Halbleiterschicht (vgl. auch F i g. 1 a der DE-OS 16 14 460). Die Dicke und die Dotierungskonzentration der ersten Halbleiterschicht werden im Hinblick auf die Durchbruchspannung des sich ergebenden Halbleitergleichrichters festgelegt. Ebenso werden die Dicke und die Dotierungskonzentration der zweiten und der dritten Halbleiterschicht so bestimmt, daß Dotierstoffatome durch eine bei der Herstellung der Hauptelektroden gebildcle Legierung nicht absorbiert werden und die ohmschen Kontakte erzeugt werden. Weiterhin wird die Dicke der ersten, zweiten und dritten Halbleiterschicht insgesamt so bestimmt, daß für die Verarbeitung eine ausreichende Stabilität oder Stärke gewährleistet ist. Unier der Voraussetzung daß die Hauptelektroden in ohmschem Kontakt mit den Flächen der zweiten bzw. der dritten Halbleiterschicht sind, ist der Vorwärts-Spannungsabfall des sich ergebenden Halbleitergleichrichters gegeben durch die Summe aus der Sperrspannung des PN-Ubcrganges und dem Spannungsabfall an der ersten Halbleiterschicht. Der Vorwärts- oder Durchlaßspannungsabfall kann verringert werden, indem die Sperrspannung und der Spannungsabfall an der ersten Halbleiterschicht herabgesetzt werden, aber es ist praktisch unmöglich, die Sperrspannung und den Spannungsabfall an der ersten Halbleiterschicht zu verringern, da die Dicke und die Dotierungskonzentration der ersten Halbleiterschicht und die Dotierungskonzentration der zweiten HaIblederschicht in der oben erläuterten Weise bestimmt sind. Daher ist es mit PN-Halbleitergleichrichternbisher nicht möglich, den Vorwärts-Spannungsabfall unter 1,0 bis 1,1 V zu senken.
Um andererseits einen schnellen Betrieb des HaIbleitergleichrichters zu ermöglichen, wird ein Rekombinationszentren bildender Dotierstoff, wie z. B. Gold, in die erste Halbleiterschicht eingebracht, um die Lebensdauer der Ladungsträger in der ersten Halbleiterschicht zu verkürzen. Wenn jedoch Goldatome der ersten Halbleiterschicht beigefügt werden, nimmt deren Bahnwiderstand zu, so daß ein Anstieg des Vorwärts-Spannungsabfalls eintritt.
Um einen Halbleitergleichrichter mit hoher Geschwindigkeit zu betreiben, kann auch zwischen der ersten und der zweiten Halbleiterschicht eine vierte Halbleiterschicht mit gleichem Leitungstyp wie und geringerer Dotierungskonzentration als die zweite Halbleiterschicht vorgesehen werden (DE-OS 16 14 460), was zu einer größeren Dicke der hochohmi-
jo geren Schicht (d.h. der ersten und der vierten Halbleiterschicht) führt, so daß der Vorwärts-Spannungsabfall erhöht ist.
Somit ist es noch schwieriger, einen Halbleitergleichrichter mit hoher Betriebsgeschwindigkeit und kleinem
Ji Vorwärts-Spannungsabfall als einen Halbleitergleichrichter lediglich mit einem kleinen Vorwärts-Spannungsabfall zu erhalten.
In jüngster Zeit wurde ein Halbleitergleichrichter mit einer Schottky-Sperrschicht, die auf einem Kontakt zwischen Metall und Halbleiter beruht, entwickelt, der bei kleinem Vorwärts-Spannungsabfall mit hoher Geschwindigkeit arbeiten kann. Bei einem derartigen Halbleitergleichrichter ist es jedoch technisch schwierig, eine einheitliche Schottky-Sperrschicht mit großer Reproduzierbarkeit herzustellen, so daß es insbesondere schwierig ist, einen Halbleitergleichrichier mit großer gleichrichtender Fläche und zufriedenstellender Schottky-Sperre herzustellen. Auch hat ein derartiger Halbleitergleichrichter den Nachteil, daß nicht immer eine gewünschte Sperrspannung erhalten werden kann.
Es ist außerdem ein Halbleitergleichrichter der im
Oberbegriff des Patentanspruchs 1 vorausgesetzten Art bekannt (US-PS 34 39 239), bei dessen N + NPP+- Schichtfolge die N+-Schicht und die P+-Schicht
•υ Dotierstoffkonzentrationen über 1017 Atome/cm3 aufweisen, die N-Schicht eine Dotierstoffkonzentration von 3· 10u bis 1014 Atome/cm3 aufweist und die P-Schicht 30— 70μηι dick ist, sowie einen mit zunehmendem Abstand vom PN-Übergang exponen-
W) tiell steigenden Verlauf der Dotierstoffkonzentration hat, wodurch die Durchschlagspannung verbessert wird.
Bei diesem bekannten Halbleitergleichrichter ist aber
der Vorwärts-Spannungsabfall im Vergleich mit einem üblichen Halbleitergleichrichter nicht verbessert.
Andererseits ist es bei bistabilen Schaltdioden bekannt (US-PS 34 54 847), daß die zweite Elektrode direkt an die Oberfläche der dritten monokristallinen 1 ialbleiierschichi angrenzt, die eine Dotierstoffkonzen-
tration von 4—8 · ΙΟ18 Atomen/cm3 entsprechend einer Gesamtdotierstoffmenge von 1—2- 1017 Atomen/cm2 aufweist
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Halbleitergleichrichter der eingar gs vorausgesetzten Art so weiterzuentwickeln, daß er einen kleinen Vorwärts-Spannungsabfall und eine hohe Betriebsgeschwindigkeit aufweist, sowie ein Herstellungsverfahren anzugeben mit dem die Einstellung der niedrigen DotierstQiikonzentration der dritten Halbleiterschicht möglichst einfach ist
Diese Aufgabe wird für den Halbleitergleichrichter durch das kennzeichnende Merkmal des Patentanspruchs 1 und für das Herstellungsverfahren durch das kennzeichnende Merkmal des Patentanspruchs 3 gelöst
Eine Ausgestaltung des Halbleitergleichrichters ist im Patentanspruch 2 gekennzeichnet
Durch die zusätzliche polykristalline Halbleiterschicht des anderen Leitungstyps statt der bekannten monokristaJIinen P+-Schicht wird erreicht, daß der erfindungsgemäße Halbleitergleichrichter einen kleinen Vorwärts-Spannungsabfall und eine hohe Betriebsgeschwindigkeit aufweist. Die Diffusion des Dotierstoffes aus der polykristallinen Halbleiterschicht in die dritte Halbleiterschicht vereinfacht die Einstellung der niedrigen Dotierstoff konzentration dieser dritten Halbleiterschicht
Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiels näher erläutert; darin zeigt
F i g. 1 die Verteilung der Ladungsträger in der Emitterschicht, wobei sich der Spannungsabfall am PN-Übergang mit der Dicke der Emitterschicht verringert,
Fi g. 2 die Verringerung des Vorwärts-Spannungsabfalls des Halbleitergleichrichters mit der gesamten Dotierstoffmenge je Einheitsfläche der Emitterschicht,
Fig.3 die Beziehung zwischen der gesamten Dotierstoffmenge je Einheitsfläche der Emitterschicht und der Vorwärts- bzw. Rückwärts-Erholungszeit,
Fig.4 schematisch einen Schnitt eines Halbleitergleichrichters nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung und
Fig.5 die Beziehung zwischen der Dotierungskonzentration in einer polykristallinen Schicht und dem Vorwärts-Spannungsabfall des Halbleitergleichrichters.
Bevor das Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert wird, folgt zunächst eine Erläuterung des Grundgedankens, auf dem die Erfindung beruht.
Die Bezeichnung »Gesamtdotierstoffmenge je Flächeneinheit«, die in der Beschreibung für eine bestimmte Schicht verwendet wird, bedeutet die Menge der Dotierstoffatome in einem Volumen durch die gesamte Dicke je Flächeneinheit der Schicht. Im folgenden wird der Wert einer derartigen Gesamtdotierstoffmenge für das gerade festgelegte Volumen, gemessen in cm3, gegeben. Der Wert ist gleichwertig dem Produkt aus der Dotierungskonzentration je Einheitsvolumen der Schicht und der Dicke der Schicht.
Die Fig. 1 zeigt qualitativ die Verteilung der Ladungsträgerkonzentrationen in den jeweiligen Schichten für einen Fall, in dem die Dicke der Emitterschicht abnimmt.
In Fig. 1 sind auf der Abszisse der Abstand von der Oberfläche der Emitterschicht zum Inneren des Halbleitergleichrichters und auf der Ordinate die sich mit dem Abstand ändernden Ladungsträgerkonzentrationen aufgetragen, wobei h und e der I.öeherkonzen-
tration bzw. der Elektrcnenkonzentration entsprechen. Die PN-Übergänge sind mit /, und J2 bezeichnet Wenn in diesem Fall die dicke άε der Emitterschicht auf cfe· (vgL F i g. 1) verringert wird, niremt die Elektronenkonzentration in der Emitterschicht ab, wie dies durch eine Strichlinie angedeutet ist, um die Punkte X und Y nach unten zu X" und Y" aufgrund der Randbedingung zu verschieben, daß die Elektronenkom.entration an der Oberfläche der Emitterschicht gleich dem Wert Nm im ίο thermischen Gleichgewicht ist Demgemäß nimmt das Übergangspotential V) ab, wie dies aus Gleichung
folgt.
X = Ladungsträgerkonzentration der Basisschicht am PN-Übergang /ι,
Y = Ladungsträgerkonzentration der Basisschicht am PN-Übergang /2,
q = Elementarladung i = Boltzmann-K.onstame 7"= absolute Temperatur,
m = Ladungsträgerkonzentration in einem eigenleitenden Halbleiter.
Auf diese Weise kann V) verringert werden, indem die Dotierstoffkonzentration oder die Dicke der Emitterschicht verringert werden.
Die F i g. 1 zeigt qualitativ die Änderungen von V), Vs und deren Summe, d. h. des Vorwärts-Spannungsabfalls Vf mit Q, wobei auf der Abszisse die gesamte Dotierstoffmenge je Flächeneinheit der Emitterschicht und auf der Ordinate die jeweiligen Spannungsabfälle aufgetragen sind. Wie aus dieser Figur folgt, kann Vfals Summe von V) und Vb verringert werden, indem Q kleiner gemacht wird. Vg ist der Spannungsabfall aufgrund des Bahnwiderstands der Basisschicht, daher ist Vb umso kleiner, je kleiner die Dicke da der Basisschicht ist. Daher ist das Verringern von Vf durch Verringern von Q umso wirksamer, je kleiner de ist. Auch werden bei diesem Vorgehen die in die Basisschicht injizierten überflüssigen Ladungsträger verringert, so daß die Rückwärts-Erholungszeit des Halbleitergleichrichters verkürzt werden kann Als Ergebnis kann der Vorwärts-Spannungsabfall verringert werden, während ein Betrieb mit hoher Geschwindigkeit erzielt wird.
Die F i g. 3 zeigt die Beziehung zwischen der Vorwärts-Erholungszeit Ur und der gesamten Dotierstoffmenge Q und zwischen der Rückwärts-Erholungszeit Zn-und der gesamten Dotierstoff menge Q, wobei die Vorwärts- und die Rückwärts-Erholungizeiten /fr und /rr Parameter sind, die die Fähigkeit eines Halbleitergleichrichters anzeigen, mit hoher Geschwindigkeit zu arbeiten. Wenn ζ)abnimmt, nimmt /„-ebenfalls ab, wobei jedoch /fr zunimmt. Daher ist es nicht günstig, Q zu klein zu machen, wenn ein Betrieb mit hoher Geschwindigkeit angestrebt wird. Daher hat es keine Auswirkung, Q kleiner als 1 · 1010 Atome/cm2 zu machen, d.h. Q in einen Bereich zu legen, in dem Vf nicht abnehmen kann. Um darüber hinaus eine Emitterschicht mit einem Wert von Q kleiner als 1 ■ 1010 Atome/cm2 zu erhalten, muß die Dicke der Emitterschicht verringert werden. Das Verringern der Dicke ist aber nicht günstig, da dann Probleme bei der Herstellung der Elektroden auftreten. Durch Einstellen der Gesamtdotierstoffmenge je Flächeneinheit in der Emitterschicht auf einen Bereich von 1 · 10" bis 1 ■ 1014 Atome/cm2 werden U, und t„
beide kürzer als 100ns, wie dies aus Fig.3 folgt, und diese Bedingung ist sehr vorteilhaft in einem Fall, in dem ein sehr schneller Halbleitergleichrichter hergestellt werden soll.
Oben wurde die Erfindung für einen Halbleitergleichrichter mit P+NN+ -Struktur erläutert. Die Erfindung kann selbstverständlich auch für einen Halbleitergleichrichter mit N + PP+-, P+PN- oder N + NP-Struktur verwendet werden. Dies folgt aus der Tatsache, daß der Vorwärts-Spannungsabfall durch die gesamte Dotierstoffmenge je Flächeneinheit der Emitterschicht bestimmt ist.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben.
Die Fig.4 zeigt in einem Sch ,itt einen Halbleitergleichrichter als Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei eine Emitterschicht durch Diffusion eines Dotierstoffes hergestellt ist, der die Leitfähigkeit einer polykristallinen Halbleiterschicht festlegt. In F i g. 4 sind vorgesehen das N+ -leitende Halbleiter-Substrat 81 mit niedrigem spez. Widerstand, die N-leitende Basisschicht 82 mit einem höheren spez. Widerstand als das Substrat 81 und darüber H:p r> + -leitende Emitterschicht 83 auf der N-leitenden Basisschicht 82, eine P+ -leitende poi>!.v.'istalline Schicht 84 auf der P~-leitenden Emitterschicht 83 sowie zwei Hauptelektroden 85 und 86 in ohmschem Kontakt mit dem Substrat 81 bzw. der polykristallinen Schicht 84. Ein Halbleitergleichrichter mit diesem Aufbau wird durch ein Verfahren hergestellt, bei dem das Substrat 81 mit der Basisschicht 82 darauf gebildet wird, bei dem die P+-leitende polykristalline Schicht 84 auf der Basisschicht 82 epitaktisch aufwächst und bei dem die Emitterschicht 83 durch Diffusion des Dotierstoffes in der polykristallinen Schicht 84 in die Basisschicht 82 während des epitaktischen Aufwachsens erzeugt wird. Entsprechend diesem Verfahren kann die Dotierstoffkonzentration in der Emitterschicht 83 frei eingestellt werden, indem die Dotierstoffkonzentration in der polykristallinen Schicht 84 eingestellt wird, und daher ist die Einstellung der niedrigen Dotierstoffkonzentration in diesem Fall einfacher als in dem Fall, in dem der Dotierstoff aus der Gasphase oder durch Ablagerung diffundiert würde. Darüber hinaus ermöglicht das Verfahren die Herstellung einer dünnen Diffusionsschicht und ist daher zur Fertigung des Halbleitergleichrichters geeignet, der eine kleinere gesamte Dotierstoffmenge je Flächeneinheit des Emitters als ein herkömmlicher Halbleitergleichrichter hat. Da weiterhin die für den zu erhaltenden ohmschen Kontakt erforderliche Dotierstoffkonzentration der polykristallinen Schicht niedriger als die Dotierstoffkonzentration der monokristallinen Schicht zur Erzielung des gleichen Zweckes ist, ermöglicht das oben erläuterte Verfahren eine Kontaktierung, die für den Halbleitergleichrichter geeignet ist, bei dem die Dotierstoffkonzentration hinsichtlich der gesamten Dotierstoffmenge je Flächeneinheit der Emitterschicht niedrig sein muß.
Ein Metall, das hauptsächlich aus Chrom, Molybdän oder Wolfram besteht, wird für die Hauptelektrode 86 verwendet, damit diese in ohmschem Kontakt mit der polykristallinen Schicht 84 ist
Warum man ein derartiges Metall wählt wird im folgenden erläutert. Da insbesondere Chrom, Molybdän oder Wolfram in fester Phase mit der polykristallinen Schicht reagiert, wenn man es mit dieser in Berührung bringt, wird die Unebenheit oder Ungleichmäßigkeit der Oberfläche der polykristallinen Schicht selbst nach Herstellung der Hauptelektrode erhalten, so daß die Kontaktfläche zwischen der polykristallinen Schicht und der Hauptelektrode groß wird. Demgemäß wird der Kontaktwiderstand zwischen der polykristallinen Schicht und der Hauptelektrode klein, so daß ein Halbleitergleichrichter mit kleinem Vorwärts-Spannungsabfall erhalten werden kann.
Vorzugsweise ist die polykristalline Schicht 84 dicker als 2 μΐη. Der Grund hierfür ist, daß eine Hauptelektrode 86 auf der polykristallinen Schicht aufgebracht werden muß, und wenn die polykristalline Schicht zu dünn ist, dringt das Metall der Hauptelektrode durch die polykristalline Schicht während der Sinter oder Temperaturbehandlung zum Löten oder Befestigen von Leitungsdrähten und erreicht die Emitterschicht 83, so daß die Sperreigenschaften des sich ergebenden Halbleitergleichrichters wesentlich verschlechtert werden. Versuchsergebnisse haben gezeigt, daß die Dicke der polykristallinen Schicht vorzugsweise größer als 2 μπι ist, um eine gewünschte Kennlinie mit guter Reproduzierbarkeit zu erhalten.
Das beschriebene Ausführungsbeispiel wird weiter anhand konkreter Zahlenwerte erläutert. Für das Substrat 81 dient eine N-leitende Silicium-Scheibe mit einem spez. Widerstand von 0,01 Ω cm und einer Dicke von 250 μΐη. Auf dem Substrat 81 wird epitaktisch die N-leitende Basisschicht 82 mit einem höheren spez. Widerstand von 6 Ω cm und einer Dicke von 5 μπι abgeschieden. Die P+ -leitende polykristalline Silicium-Schicht 84 mit einem spez. Widerstand von 0,1 Ω cm und einer Dicke von 30 μπι wächst epitaktisch auf der Basisschicht 82 auf. Während dieses epitaktischen Aufwachsens diffundiert der Dotierstoff in der polykristallinen Schicht 84 in die Basisschicht 82 um die
J5 P+-leitende Emitterschicht 83 mit einer Dotierstoffkonzentration von 3 · 1016 Atomen/cm3 und einer Dicke von 0,5 μπι in der Oberfläche der Basisschicht 82 zu bilden. In diesem Fall beträgt die Dotierstoff-Gesamtmenge Q je Flächeneinheit der Emitterschicht 83 1,5 · 1012 Atome/cm2. Elektroden mit jeweils einer Dreischichten-Struktur aus Cr-Ni-Ag werden auf den Oberflächen des Substrats 81 und der polykristallinen Schicht 84 durch Vakuumaufdampfen gebildet Bei diesem Halbleitergleichrichter betragen der Vorwärts-Spannungsabfall 0,77 V, die Rückwärts-Erholungszeit 60 ns, die Vorwärts-Erholungszeit 40 ns und die Rückwärts-Durchbruchspannung 150 V, wenn die Vorwärts-Stromdichte 100 A/cm2 beträgt. Dagegen beträgt der Vorwärts-Spannungsabfall eines herkömmlichen Halbleitergleichrichters ähnlicher Art 1,2 V.
Um einen Halbleitergleichrichter mit einem Vorwärts-Spannungsabfall kleiner als 0,9 V entsprechend dem in Fig.4 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung mit großer Reproduzierbarkeit herzustellen wird für die Dicke der polykristallinen Schicht 84 ein Wert im Bereich 2 bis 50 μπι und für die Dotierstoffkonzentration in der polykristallinen Schicht 84 ein Wert im Bereich von 3 · H)17 bis 5 - 1019 Atomen/cm3 gewählt Der Grund hierfür wird weiter unten erläutert
Die Fig.5 zeigt die Beziehung zwischen dei Dotierstoffkonzentration in der polykristallinen Schicht 84 und dem Vorwärts-Spannungsabfall, der durch Versuche für Halbleitergleichrichter mit dem in Fig.4 dargestellten Aufbau erhalten wurde. In diesem FaTl isi die Basisschicht 82 N-Ieitend und hat eine Dotierstoffkonzentration von 5 - 10" Atomen/cm3, während die polykristalline Schicht 84 mit Bor als Dotierstofl P+-leitend ist und deren Dicke sich in einem Bereicli
von 5 bis 50 μιτι ändert. Die polykristalline Schicht 84 wird durch Aufwachsen aus der Gasphase bei 9500C gebildet, und gleichzeitig wird die Emitterschicht 83 mit einer Dicke von 0,5 bis 1,0 μηι hergestellt. Die Dichte des Vorwärts-Durchlaßstromes durch den Halbleitergleichrichter beträgt 1 A/mm2, was die Standardstromdichte für einen Silicium-Halbleitergleichrichter ist. Wie aus der F i g. 5 hervorgeht, nimmt der Vorwärts-Spannungsabfall den Mindestwert für eine bestimmte Dotierstoffkonzentration der polykristallinen Schicht 84 zwischen 1 · 1018 und 1 · 1019 Atomen/cm3 an, Der Vorwärts-Spannungsabfall des herkömmlichen Halbleitergleichrichters mit PN-Übergang beträgt 1 V oder mehr. Da der erfindungsgemäße Halbleitergleichrichter einen kleineren Vorwärts-Spannungsabfall als ein herkömmlicher Halbleitergleichrichter aufweisen soll, wird die Dotierstoffkonzentration der polykristallinen Schicht 84 in einem Bereich von 3 · 1017 bis 5 · 1O19 Atomen/cm3 in Anbetracht der Schwankung der Dotierstoffkonzentrationen in den Emitterschichten der erhaltenen Halbleitergleichrichter gewählt. Auf diese Weise kann ein Halbleitergleichrichter mit einem kleineren Vorwärts-Spannungsabfall als ein herkömmlicher Halbleitergleichrichter mit PN-Übergang mit guter Reproduzierbarkeit erhalten werden.
Da die polykristalline Schicht 84 als Serienwiderstand gegenüber dem Durchlaß- oder Vorwärtsstrom dient, wird vorzugsweise die Schicht 84 so dünn als möglich gemacht, um den Vorwärts-Spannungsabfall zu verringern. In der F i g. 5 ist der Vorwärts-Spannungsabfall für kleinere Dotierstoffkonzentrationen groß. Der Grund liegt in der Tatsache, daß der spez. Widerstand der polykristallinen Schicht für diese geringen Dotierstoffkonzentrationen hoch wird. Der spez. Widerstand der polykristallinen Schicht beträgt ungefähr 1 · 10"' Ω cm für eine Dotierstoffkonzentration von 5 · 1019 Atomen/ cm3, und wenn der Spannungsabfall aufgrund des Serienwiderstandes gegenüber einer Stromdichte von 1 A/mm2 kleiner als 0,05 V sein soll, muß die Dicke der polykristallinen Schicht geringer als 50 μσι sein. Wenn die Dotierstoffkonzentration der polykristallinen Schicht 1^ · 1017 Atome/cm3 beträgt, ist der spez. Widerstand der Schicht 2 Ω cm, so daß die Schicht dünner als 2,5 μΐη sein muß. Der Spannungsabfall an der polykristallinen Schicht wird kleiner als 0,05 V gewählt, da der maximale Spannungsabfall der polykristallinen
ίο Schicht 0,05 V beträgt, um den Vorwärts-Spannungsabfall des Halbleitergleichrichters kleiner als 0,9 V zu machen, d. h. kleiner als beim herkömmlichen Halbleitergleichrichter mit PN-Übergang. Wenn andererseits die polykristalline Schicht zu dünn ist, durchdringt das als Elektrode auf der polykristallinen Schicht vorgesehene Metall die polykristalline Schicht während der Wärmebehandlung, wie z. B. während des Sinterns oder des Anlötens der Leitungsdrähte, und erreicht die Emitterschicht, um die Rückwärts- oder Sperrkennlinie des Halbleitergleichrichters wesentlich zu beeinträchtigen. Versuche haben gezeigt, daß die Dicke der polykristallinen Schicht größer als 2 μηι sein muß, um eine gewünschte Kennlinie mit guter Reproduzierbarkeit zu erhalten. Demgemäß kann ein Halbleitergleichrichter mit hoher Sperrspannung und geringem Energieverlust erhalten werden, indem die Dicke der polykristallinen Schicht in einem Bereich von 2 bis 50μηι gewählt wird. Die in Fig.5 dargestellte Kennlinie und der spez. Widerstand der polykristallinen Schicht, nach denen die Dicke und die Dotierstoffkonzentration der polykristallinen Schicht eingestellt werden, werden nicht durch die Art der verwendeten Dotierstoffe beeinflußt, sondern durch die Konzentration des Dotierstoffs in der Schicht bestimmt. Deshalb kann der Dotierstoff zum Bestimmen des Leitungstypes der polykristallinen Schicht frei gewählt werden.
Hierzu 3 Blatt Zeichnuneen

Claims (3)

  1. Patentansprüche:
    t. Halbleitergleichrichter, mit einer ersten (Sufastrat-)Halbleiterschicht (81) eines Leitungstyps hoher Dotierstoffkonzentration, mit einer an die Oberfläche der ersten Halbleiterschicht angrenzenden zweiten (Basis-)Halbleiterschicht (82) des einen Leitungstyps mit niedrigerer Dotierstoffkonzentration als die der ersten Halbleiterschicht, und
    mit einer an die zweite Halbleiterschicht angrenzenden und mit dieser einen PN-Übergang bildenden dritten (Emitter-)Halbleiterschicht (83) des anderen Leitungstyps, bei der
    die dritte (Emitter-)Halbleiterschicht (83) eine höhere Dotierstoffkonzentration als die zweite (Basis-)Haibleiterschicht (82),
    und zwar eine Gesamtdotierstoffmenge je Flächeneinheit von 1 · 10" bis 1 · 1014 Atomen/cm2 aufweist, dadurch gekennzeichnet,
    daß auf der dritten (Emitter-)Halbleiterschicht (83) eine polykristalline Halbleiterschicht (84) des anderen Leitungstyps vorgesehen ist
  2. 2. Halbleitergleichrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der polykristallinen Halbleiterschicht (84) wenigstens 2 μπι beträgt.
  3. 3. Verfahren zur Herstellung des Halbleitergleichrichters nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dotierstoff aus der polykristallinen Halbleiterschicht in die dritte Halbleiterschicht eindiffundiert wird.
DE19762634155 1975-08-01 1976-07-29 Halbleiter-Gleichrichter und Verfahren zu seiner Herstellung Ceased DE2634155B2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9310975A JPS5231675A (en) 1975-08-01 1975-08-01 Semiconductor rectifier

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE2634155A1 DE2634155A1 (de) 1977-02-10
DE2634155B2 true DE2634155B2 (de) 1980-10-30

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ID=14073347

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