DE2837762A1 - Verfahren zum selektiven bestrahlen von thyristoren - Google Patents
Verfahren zum selektiven bestrahlen von thyristorenInfo
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Description
Beschreibung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verbessern
gewisser elektrischer Charakteristik^ bi-direktioneller Thyristoren
durch Bestrahlen ausgewählter Teile dieser Thyristoren mit das Kristallgitter des Halbleiterkörpers beschädigenden
energiereichen Teilchen.
Eine der wichtigen Charakteristika von Thyristoren ist deren dv/dt-Fähigkeit. Die dv/dt-Fähigkeit eines Thyristors schließt
das statische dv/dt, das wiederangelegte dv/dt und das kommutierte bzw. umgepolte dv/dt ein.
Es ist bekannt, daß das dv/dt von Thyristoren durch Modifizieren der Trägerlebensdauer im Basisbereich des Elementes modifiziert
werden kann. Das dv/dt von Thyristoren ist durch Einführen von Gold oder Platin in das gesamte oder einen Teil des Elementes,
z. B. durch Diffusion, verbessert worden (siehe z.B. US-PS 3,943,013). Obwohl das nach dieser US-PS herstellbare Element
gewisse Vorteile gegenüber den vorher existierenden Elementen hatte, war es doch häufig erwünscht, die Eigenschaften eines
Thyristors zu modifizieren, nachdem das Element im wesentlichen vollständig hergestellt war, und diese Charakteristika sind durch
vorheriges Testen ermittelt worden. Weiter ist das Dotieren mit Gold ein nur schwer genau zu steuerndes Verfahren, um die erwünschten
Ergebnisse zu erhalten.
Da das umpolende dv/dt eines Elementes z. B. erst dann angemessen getestet werden kann, nachdem das Element im wesentlichen fertiggestellt
und Elektroden darauf angebracht worden sind, ist es bereits zu spät, das umpolende dv/dt von Elementen zu verbessern,
die nach der selektiven Diffusion von Gold die Anforderungen nicht erfüllen. Es ist aber genau der Punkt, bei dem das Element
im wesentlichen fertiggestellt ist, daß eine Modifikation der dv/dt-Fähigkeit des Elementes für solche Elemente, die die Anforderungen
nicht erfüllen, am meisten erwünscht ist. Auf diese
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Weise können Elemente, die sonst wegen Nichterfüllung der Anforderungen
ausgesondert werden müßten, doch noch brauchbar werden.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren
zum Modifizieren, insbesondere der kommutierenden dv/dt-Fähigkeit
eines Thyristors zu schaffen, bei dem keine Diffusion oder eine ähnliche bei erhöhter Temperatur durchzuführende Behandlung erforderlich
ist, die mit dem im wesentlichen fertiggestellten Element nicht vereinbar ist. Dieses Verfahren soll exnevjjfifusion
zur Modifizierung der Charakteristika eines Thyristors einschließen, das genau gesteuert werden kann, damit nur eine solche Modifikation
erhalten wird, die notwendig ist, um die dv/dt-Fähigkeit des Elementes zur Erfüllung der Anforderungen zu erhöhen. Schließlich
soll das Verfahren leicht ausführbar und billig und auf eine große Vielfalt verschiedener Thyristorarten anwendbar sein.
Nach der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum selektiven
Bestrahlen von Thyristoren geschaffen, wobei ein Thyristor, der bequemerweise ein im wesentlichen vollständig fertiggestelltes
Element sein kann, d. h. ein Element, an dem leitende elektrische Kontakte befestigt worden sind, selektiv auf bestimmten Teilen
mit einer relativ energiereichen,das Gitter beschädigenden Strahlung,
die vorzugsweise eine Elektronenstrahlung sein kann, bestrahlt /Gemäß einer derzeit bevorzugten Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Verfahrens wird das selektive Bestrahlen dadurch
bewerkstelligt, daß man den Teil des Thyristors, der nicht bestrahlt werden soll, abschirmt. Dieses Abschirmen kann dadurch
erfolgen, daß man zwischen der Strahlungsquelle und den nicht zu bestrahlenden Teilen des Elementes ein Abschirmungsmaterial anordnet.
Dieses Abschirmungsmaterial muß eine Dicke und Zusammensetzung haben, daß im wesentlichen keine Teilchen hindurchgehen,
die ausreichend Energie aufweisen, um Gitterschaden zu verursachen.
Im besonderen kann eine Maske angewendet werden, die in den Bereichen, in denen eine Gitterschäden verursachende Bestrahlung
erfolgen soll, eine erste Dicke aufweist und in den Bereichen, in denen keine solche Bestrahlung erwünscht ist, eine zweite größere
Dicke aufweist.
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Eine bevorzugte Ausführungsform eines auf diese Weise zu bestrahlenden
Thyristors weist einen ersten und einen zweiten Hauptstrom-tragenden Bereich auf, die auf jeder Seite einer
dazwischen verlaufenden Grenze liegen. Um das kommutierende dv/dt des Elementes stark zu erhöhen, wird im wesentlichen nur
dieser Grenzbereich bestrahlt.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
sind der erste und der zweite Hauptstrom-tragende Bereich durch eine übliche dazwischen verlaufende Grenze getrennt, und
es ist ein Gattbereich vorhanden, der sowohl von dem ersten als auch dem zweiten Hauptstrom-tragenden Bereich durch eine zweite
Grenze getrennt ist, wobei diese beiden Grenzen bestrahlt werden, um die dv/dt-Fähigkeit des Elementes zu erhöhen.
Es ist ein Merkmal der vorliegenden Erfindung, daß die Bestrahlung
der Elemente erfolgen kann, nachdem die Kontakte angebracht sind, Diese Kontakte, die im wesentlichen auf dem
ersten und dem zweiten Hauptstrom-tragenden Bereich und dem Gattbereich
des Elementes.liegen, sind durch Aufbringen eines Lotes mit hohem Bleigehalt, das als Bestrahlungsmaske wirkt, hergestellt. Auf diese Weise besteht keine Notwendigkeit für eine getrennte
Maske.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Bestrahlung als Abhilfe
angewandt werden, um gewisse Thyristoren, deren dv/dt-Charakteristiken nach dem Anbringen der Kontakte unterhalb eines
Minimalwertes liegen, auf das erforderliche Niveau der dv/dt-Fähigkeit
zu bringen. Somit können mit der vorliegenden Erfindung
Elemente dahingehend verbessert werden, daß sie die Anforderungen hinsichtlich der dv/dt-Fähigkeit erfüllen, die
sonst hätten verworfen werden müssen.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung können
Elemente geschaffen werden, die die eonet erhältliche Abhängigkeit
zwischen Gatträgerstrom IGt und dem kommutierenden
dv/dt übersteigen. Gemäß einem derzeit bevorzugten Aspekt
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der vorliegenden Erfindung kann das kommutierende dv/dt verbessert
werden, ohne daß I beeinträchtigt wird, indem man sorgfältig ausgewählte Bestrahlungsenergien und -dosen benutzt.
Es ist zu erwarten, daß eine normale Verteilung der Elementcharakteristika, die aufgrund der Verfahrensschrxtte, die dem
erfindungsgemäßen Verfahren vorausgehen, erhalten werden, zu einer Reihe von Elementen führt, die zwar die erforderlichen
dv/dt-Charakteristika nicht erreichen, die aber ein erwünscht niedriges I_. haben. Diese Elemente können gemäß der vorliegenden
Erfindung vorteilhaft behandelt werden, und es werden dabei Elemente erhalten, die häufig die erwünschte Kombination
von geringem !_,, und hohem kommutierenden dv/dt haben.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung können
Elemente, die nach der Herstellung gemäß dem Stande der Technik ein normales I-, und normale kommutierende dv/dt-Fähigkeit
haben, mit dem erfindungsgemäßen Verfahren dahingehend behandelt werden, daß der normale I .-Wert erhalten bleibt und die kommutierende
dv/dt-Charakteristik höher als normal wird.
Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Im einzelnen zeigen;
Figur 1 eine Draufsicht auf einen Thyristor, auf den die Erfindung vorteilhaft angewendet werden kann,
Figuren 2 und 3 Seitenansichten des Elementes nach Fig. 1,
Figur 4 eine Draufsicht auf eine Maske, die bei dem erfindungs-.
gemäßen Verfahren vorteilhaft angettfendet werden kann,
Figur 5 eine Schnittansicht eines Thyristors und einer Maske, wie sie während der Bestrahlung gemäß der vorliegenden
Erfindung benutzt wird und
Figur 6 eine Schnittansicht eines Thyristors, bei dem eine Maskierung mit einem Lot hohen Bleigehaltes vorgenommen
worden ist.
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Der in Fig. 1 gezeigte Thyristor 10 weist einen ersten Hauptstrom-tragenden
Teil 12 und einen zweiten Hauptstrom-tragenden
Teil 14 auf. Der Hauptstrom-tragende Teil 12 besteht aus
p-leitendem Halbleitermaterial, während der Teil 14 aus n-leitendem
Material besteht. Der Thyristor 10 weist eine in den Figuren 2 und 3 dargestellte Elektrode 16 auf, die in Fig. 1 weggelassen
ist, um die stromtragenden Bereiche 12 und 14 zu zeigen.
Der Thyristor 10 weist weiter einen Gattbereich 18 auf, der
ebenfalls aus n-leitendem Halbleitermaterial besteht.
Der Thyristor 10 kann in einer Scheibe aus Halbleitermaterial 20 mit η-Leitfähigkeit gebildet werden, wie in Fig. 2 gezeigt. Die
p-leitenden Bereiche 22 und 24 werden durch Eindiffundieren eines Dotierungsmittels in die Scheibe 20 gebildet. Danach bildet man
in ähnlicher Weise die η-leitenden Bereiche 14 und 28 sowie den Gattbereich 18. Die Elektrode 26 stellt ohmschen Kontakt zum
Gattbereich 18 her. Die Hauptstrom-führenden Teile 12 und 14
befinden sich in einem seitlichen Abstand zueinander, und sie sind durch den Grenzbereich 30 voneinander getrennt, der in Fig. 1
gestrichelt gezeigt ist. In ähnlicher Weise sind die Bereiche 12 und 14 vom Gattbereich 18 durch einen zweiten Grenzbereich 32
getrennt, der in Fig. 1 ebenfalls gestrichelt gezeigt ist. Der Thyristor 10 der Figuren 1, 2 und 3 wird üblicherweise als einer
einer Anzahl solcher Elemente auf einer großen Halbleiterscheibe gebildet. Nach der Bildung der Thyristoren wird die Scheibe in
eine Anzahl von Halbleiterpellets zerteilt, die dann einzeln verpackt werden. Obwohl in der Zeichnung nur ein einzelnes Pellet
dargestellt ist, wird das erfindungsgemäße Verfahren doch vorzugsweise auf das Halbleitermaterial angewandt, bevor die Zerteilung
in die einzelnen Elemente stattfindet. Auf diese Weise kann eine große Anzahl von Elementen mit im wesentlichen der
gleichen Herstellungsgeschichte gleichzeitig fabriziert und der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens zu außerordentlich geringen
Kosten erhalten werden.
Die bisher vorgenommene Eindiffusion von Gold oder einer ähnlichen
Verunreinigung bzw. Dotierung in den Grenzbereich bzw. die Grenz-
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bereiche eines Elementes, wie sie in Fig. 1 gezeigt sind, weist verschiedene Schwierigkeiten auf. So kann eine solche Diffusion
nicht allgemein ausgeführt werden, nachdem Metallkontakte an dem Element angebracht sind, da die hohen Temperaturen, die üblicherweise
nicht nur für die Diffusion erforderlich sind, sondern auch für das Wachsen einer Oxidschicht, die üblicherweise
zum Maskieren benutzt wird. Außerdem diffundiert das Gold sehr rasch in die Siliziumelemente, und zwar nicht nur vertikal sondern
auch seitlich. Die durch die selektive Diffusion des Goldes in die Grenzbereiche bewirkte Verringerung der Trägerlebensdauer
erfolgt daher nicht nur in den erwünschten Bereichen, sondern auch in einem Teil des Elementes, wo diese Lebensdauerverringerung
nicht erwünscht und tatsächlich nachteilig ist. Dies führt zu einer Zunahme des Spannungsabfalls des Elementes in Duchlaßrichtung
und zu einer Abnahme der Gattempfindlichkeit. Durch die selektive Bastrahlung werden diese Schwierigkeiten im wesentlichen
vollständig überwunden. Die erfindungsgemäße Bestrahlung bewirkt eine Verringerung der Trägerlebensdauer in einem Bereich, der im
wesentlichen vertikal verläuft und der seitlich benachbarte Bereiche nicht beträchtlich beeinflußt. Aus diesem Grunde werden
die Parameter des Elementes, die durch die Eindiffusion von Lebensdauer verringernden Verunreinigungen nachteilig beeinflußt
werden (der Spannungsabfall in Durchlaßrichtung und die Gattempfindlichkeit) durch die Elektronenbestrahlung nicht nachteilig
beeinflußt. Außerdem kann die Bestrahlung mittels einer beträchtlich geringeren Zahl zusätzlicher Stufen ausgeführt werden, als
das selektive Eindiffundieren einer die Lebensdauer vermindernden Verunreinigung und ist daher entsprechend billiger. Die Elektronen-Bestrahlung
kann außerdem nach dem Testen des Elementes erfolgen, das erst nach Anbringen der elektrischen Kontakte möglich ist.
Auf diese Weise kann die Bestrahlung auf solche Elemente beschränkt werden, die dies benötigen, und dies führt zu einer weiteren
Kostenverminderung, was zunehmend von Bedeutung ist, wenn eine große Anzahl von Elementen hergestellt wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Elektronenbestrahlung hauptsächlich dazu angewandt, das kommutierende dv/dt eines
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Thyristors zu verbessern. Wird ein Thyristor für Wechselstrom angewandt, dann befinden sich die beiden leitenden Teile des
Elementes - die im wesentlichen von gleicher Ausdehnung sind mit den Bereichen 12 und 14 nach Fig. 1 und den darunter liegenden Teilen des Elementes - in abwechselnd leitendem und
sperrendem Zustand. Da der eine leitende Abschnitt abschaltet und der andere anschaltet, ist es erwünscht, die Wirkung des
einen stromtragenden Bereiches auf den anderen so gering wie möglich zu halten. Im schlimmsten Falle, in dem ein Teil des
Elementes rasch schaltet, wird genug Ladung zu dem anderen Teil des Elementes hinüber fließen, um diesen vorzeitig anzuschalten.
Diese Wirkung, für die das kommutierende dv/dt ein Maß ist,
verringert die Geschwindigkeit, bei der das Element arbeiten kann und bestimmt infolgedessen die wirksame Frequenzbeschränkung
des Elementes. Um die kommutierende dv/dt-Fähigkeit des Elementes zu erhöhen und damit ein Element zu schaffen, das rascher und
bei einer höheren Frequenz betrieben werden kann, muß die Wechselwirkung zwischen den Thyristorabschnitten verringert werden.
Zu diesem Zwecke wird die Lebensdauer im Grenzbereich zwischen den stromtragenden Teilen des Thyristors durch Bestrahlen des
Grenzbereiches mit Gitterschäden verursachender Strahlung verringert.
Während die Bestrahlung des gesamten Elementes zwar die erwünschte
Wirkung auf das kommutierende dv/dt hat, erzeugt es auch die unerwünschten Wirkungen der Erhöhung des Spannungsabfalles in
Durchlaßrichtung und der Verminderung der Gattempfindlichkeit.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird daher vorzugsweise im wesentlichen nur der Grenzbereich zwischen den stromtragenden
Teilen des Elementes und der Grenzbereich, der den Gatteil des Elementes umgibt und das Gatt von den Hauptstrom-tragenden Bereichen
isoliert, bestrahlt. Obwohl daher gemäß der vorliegenden
Erfindung das selektive Bestrahlen bevorzugt ist, kann die Bestrahlung des gesamten Elementes doch noch gewisse wirtschaftliche
Vorteile bei gegenüber der Golddiffusion verbesserter Kontrolle bieten, wenn die Verminderung der Gatte^npfindlichkeit und die
Zunahme des Spannungsabfalles in Durchlaßrichtung annehmbar sind.
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Fig. 4 gibt eine Draufsicht auf eine Maske wieder, die gemäß der vorliegenden Erfindung dazu benutzt werden kann, selektiv nur
die Grenzbereiche eines Thyristors zu bestrahlen« Die Maske 40 weist eine öffnung 42 auf, die sich im wesentlichen über die
gleichen Bereiche erstreckt, wie die in Fig. 1 dargestellten Grenzbereiche 30 und 32. Die Maske 40 kann aus irgendeinem Material
hergestellt sein, welches die Energie von durchgehenden Teilchen zu verringern geeignet ist. Es kann eine Reihe leicht erhältlicher
Materialien, wie Blei, Molybdän und ähnliche verwendet werden. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, eine Maske zu
schaffen, die so dünn als möglich ist, um darin leicht die öffnung
42 mit einer Weite W zu bilden, die so gering wie möglich ist. Vorzugsweise wird die öffnung 42 durch chemisches Ätzen der
Maske 40 gebildet und allgemein kann gesagt werden, daß die Dicke des Maskierungsmaterials eine untere Grenze für die Breite der
öffnung setzt. Gemäß der vorliegenden Erfindung soll die öffnung
so schmal als möglich sein, um die nachteiligen Wirkungen der Bestrahlung auf den Spannungsabfall in Durchlaßrichtung und die
Gattempfindlichkeit möglichst gering zu halten.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfin- * dung kann eine Molybdän-Maske mit einer Dicke von etwa 0,15 mm
vorteilhaft eingesetzt werden. Wo dickere Masken erforderlich sindf
kann es bevorzugt sein, in Kombination zwei oder mehr relativ dünne Masken zu benutzen, um auf diese Weise am wirksamsten die
Herstellungskosten der Maske zu verringern. Die Masken können auf irgendeine bekannte Welse hergestellt werden.
Fig. 5 veranschaulicht in Kombination die Maske 40 und das Halbleiterelement
10. Wie oben bereits erwähnt, ist die in Fig. 5 gezeigte Maske gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens nur ein repräsentativer Teil einer größeren Maske, mit der eine gesamte Halbleiterscheibe bedeckt wird,
um darin mehrere Thyristoren gleichseitig herzustellen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren können viele Arten Gitter beschädigender energiereicher Strahlungen angewendet werden«.
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Elektronenbestrahlung ist bevorzugt, da sie leicht zur Verfügung steht und relativ billig ist. Auch Neutronen- und Gamma-Strahlung
können die erforderlichen Gitterschaden verursachen, obwohl
Gamma-etrahlung schwierig zu maskieren ist, um die erwünschte selektive
Bestrahlung durchzuführen und außerdem führt Gamma-Strahlung nicht zu einer beträchtlichen Menge an Gitterschäden in dem
Element. Auch Protonen-Strahlung kann angewendet werden, doch sind dabei sehr hohe Energien erforderlich, um eine angemessene Eindringtiefe
zu erhalten.
Die Energie der Strahlungsquelle hängt von der Art der angewandten
Strahlung ab und bestimmt zu einem großen Maße die Art der erforderlichen Maskierung. Bevorzugt ist nach der vorliegenden Erfindung,
daß die Bereiche des Thyristors, die nicht bestrahlt werden sollen, nur einer Elektronenstrahlung von z. B. nicht mehr als
300 KeV ausgesetzt sind. Es wurde festgestellt, daß Elektronen mit Energien von 300 KeV oder weniger im wesentlichen keine Gitterschäden
verursachen, verglichen mit Elektronen mit Energien von 400 bis 500 KeV und mehr. Das Energieniveau der Elektronenstrahlungsquelle
ist zu einem gewissen Ausmaß bestimmt durch die Art der angewendeten Maskierung. Wird als Maskierung eine etwa 0,15 mm
dicke Molybdän-Maske benutzt, dann liegt der Energieverlust in der Maske in der Größenordnung von 200 KeV. Die Energiemenge, die
beim Hindurchgehen durch eine Maske verlorengeht, kann nach der folgenden Gleichung bestimmt werden:
dE/dx = K(E,Z) ZN(J>0
worin dE/dx die Energieänderung über die Distanz gemessen in MeV/cm, K eine relativ konstante Funktion der Energie und des
Elementes ist, die z. B. unter Bezugnahme auf Corbett J.W. "Radiation Effect in Metals and Semiconductors", Solid State
Physics Supplement 7, Academic Press, 1966 bestimmt werden kann,
Z ist die Atomnummer des Elementes, N ist die Zahl der Atome/cm
— 25 2
und φ0 ist gleich 6,6 χ 10 cm .
und φ0 ist gleich 6,6 χ 10 cm .
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es erwünscht, daß der Unterschied
des Beschädigungskoeffizienten der Strahlung, die auf die
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Maske und die unmaskierten Teile des Elementes, die selektiv bestrahlt
werden sollen, in der Größenordnung von 10 liegt. Dieser Beschädigungskoeffizient ist nichtlinear und steht in einer Beziehung
zur Energie der auftreffenden Teilchen. Wenn z. B. Elektronen
mit einer Energie von 400 KeV benutzt werden, dann wird ein Unterschied im Beschädigungskoeffizienten von etwa 20 dadurch
erhalten, daß man die Energie der Teilchen im maskierten Bereich des Elementes auf 300 KeV verringert. In ähnlicher Weise ist das
Verhältnis der Beschädigungskoeffizienten für Elektronen mit Energien
von 500 und 400 KeV gleich 3. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine etwa
0,15 mm dicke Molybdän-Maske benutzt. Die Bestrahlung erfolgt mittels 500 KeV-Elektronen, die unbeeinträchtigt zu den zu bestrahlenden
Bereichen gelangen und deren Energie in dem maskierten Teil auf etwa 300 KeV reduziert wird. Es wird ein Unterschied im Beschädigungskoeffizienten
von etwa 60 erhalten. Wenn höhere Energien zur Bestrahlung eingesetzt werden, kann man für kürzere Zeiten bestrahlen,
muß jedoch relativ dickere Masken verwenden. Aus den oben angegebenen Gründen ist es jedoch bevorzugt, eine möglichst
dünne Maske zu benutzen, um deren Herstellung zu erleichtern.
Die Bestrahlungszeit hängt selbstverständlich auch noch von der Flußgröße ab. Der Fluß ist proportional zum Strahlstrom. Werden
hohe Ströme benutzt, dann kann die Bestrahlungszeit verkürzt werden. Der Grad der Veränderung in der Lebensdauer kann nach folgender
Gleichung bestimmt werden:
1/t = 1/t0 + K(J)
worin t die Lebensdauer nach der Bestrahlung, t die anfängliche
Lebensdauer, K der Beschädigungskoeffizient und ά der Fluß in
Elektronen/cm ist. Werden außerordentlich große Flußstärken angewandt,
dann ist es häufig erwünscht, den Elektronenstrahl über der maskierten Scheibe hin- und herzuführen, um das Erhitzen der
Scheibe über eine erwünschte Temperatur zu verhindern.
In Bezug auf die vorstehende Gleichung ist es erwünscht, daß in dem maskierten Bereich 1/tQ größer ist als K<j>, während in dem
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unmaskierten Bereich Vt0 kleiner sein soll als Κφ.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein relativ weiter Bereich an Strahlungsdosen benutzt werden. So können Dosen zwischen
2 und 10 Megarad angewendet werden, wobei Dosen in der Größenordnung von 4 Megarad bevorzugt sind. Solche Dosen x^erden mit den
verfügbaren Bestrahlungstechniken innerhalb von Zeiten gut unterhalb
von einer Stunde leicht erhalten. Wo die Zeitspanne für
die Bestrahlung der Elemente nicht wichtig ist, können geringere Ströme mit entsprechender Verlängerung der Bestrahlungszeit benutzt
werden.
Fig. 6 veranschaulicht die Anwendung eines Lotes mit hohem Bleigehalt
auf das Element 10 zum Selbstmaskieren gegen Bestrahlung. Da der Bereich der Kontaktmetallisierung auf den Bereichen 12,
14 und 18 im wesentlichen den Bereichen entspricht, die gegen die
Auswirkung der Schäden verursachenden Bestrahlung maskiert werden sollen, können solche Kontakte bequemerweise als Maske benutzt
werden. Diese Kontakte sind üblicherweise von ausreichender Dicke,
um die erforderliche Energieverringerung für eine erfolgreiche
selektive Bestrahlung zu bewirken. Zu diesem Zwecke wird daher eine Lotschicht, die vorzugsweise einen hohen Bleigehalt hat, auf
die Kontakte aufgebracht und das Element danach bestrahlt. Die Lotschichten 44 und 46 werden in einer Dicke auf die Elektroden
16 und 26 aufgebracht, die im Einklang steht mit den obigen Ausführungen
hinsichtlich der Energieverringerung der Strahlen.
Außerhalb der angegebenen Bereiche kann eine selektive Bestrahlung
in einem Energiebereich von 0,4 bis 12 MeV wirksam ausgeführt
werden. Bei bereits verpackten Elementen können selbst höhere Energien bis zu 25 MeV oder mehr angewendet werden. Dies gilt aber
auch für die unverpackten Elemente. Auch kann die Bestrahlung auf alle Halbleiterelemente einer Halbleiterscheibe angewendet werden,
wo durch Tests festgestellt ist, daß einige Elemente ein zu geringes kommutierendes dv/dt aufweisen. ·
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Leerseite
Claims (17)
1.) Verfahren zum selektiven Bestrahlen von bi-direktionalen
Halbleiterschaltern mit einem ersten stromleitenden Bereich zum Leiten in einer ersten Richtung, einem zweiten stromleitenden
Bereich zum Leiten in einer der ersten Richtung
entgegengesetzten zweiten Richtung, wobei sich der zweite stromleitende Bereich im seitlichen Abstand von dem ersten
stromleitenden Bereich befindet und:eine erste Grenze dazwischen
bildet und einem Gattbereich, der sich im Abstand
von beiden stromführenden Bereichen befindet und eine gemeinsame
Grenze mit beiden hat, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Grenze zur Bildung die
Lebensdauer vermindernder Schäden entlang dieser Grenze selektiv bestrahlt wird.
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2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet
, daß das selektive Bestrahlen das Maskieren im wesentlichen des gesamten Schalters mit Ausnahme der
ersten Grenze und das Aussetzen der maskierten Schalter gegenüber Schäden verursachender Strahlung umfaßt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn-
auch
zeichnet , daß/dxe gemeinsame Grenze bestrahlt wird, um entlang dieser Grenze die Lebensdauer verringernde Schäden zu verursachen.
zeichnet , daß/dxe gemeinsame Grenze bestrahlt wird, um entlang dieser Grenze die Lebensdauer verringernde Schäden zu verursachen.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet
, daß das selektive Bestrahlen das Maskieren im wesentlichen des gesamten Halbleiterschalters mit Ausnahme
der ersten und der gemeinsamen Grenze und das Aussetzen des maskierten Schalters gegenüber einer Strahlungsquelle umfaßt,
um Schäden entlang der ersten und der gemeinsamen Grenze zu bilden.
5. Verfahren zum Verbessern der elektrischen Charakteristika von bi-direktionellen Thyristoren mit einem ersten und einem zweiten
stromtragenden Bereich in einem einzigen Halbleiterkörper, wobei diese Bereiche durch einen ersten Grenzbereich getrennt
sind und sowohl der erste als auch der zweite stromtragende Bereich jeweils erste, zweite, dritte und vierte Schichten mit
abwechselndem Leitungstyp aufweist, von denen mindestens eine eine Basisschicht und erste und zweite Elektroden zur Herstellung
eines ohmschen Kontaktes mit diesen Bereichen umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß man den
Grenzbereich mit das Kristallgitter des Halbleiterkörpers beschädigenden energiereichen Teilchen bestrahlt, um zusätzliche
Ladungsträger-Rekombinationsstellen zumindest in der Basisschicht in dem Grenzbereich zu bilden.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Teilchen Elektronen sind.
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7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet
, daß die Elektronen Energien von mehr als 400 KeV haben.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekenn
zeichnet , daß die Thyristoren weiter einen ersten Gattbereich mit einer ersten Gattelektrode darauf einschließen,
der durch einen zweiten Grenzbereich von dem ersten und dem zweiten stromtragenden Bereich getrennt ist und daß dieser
zweite Grenzbereich mit Kristallgitter beschädigenden Elektronen mit Energien von mehr als 400 KeV bestrahlt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet
, daß die Thyristoren Triacs sind und die Bestrahlung folgende Stufen umfaßt:
Maskieren des ersten und des zweiten stromtragenden Bereiches, Bestrahlen des Triacs mit energiereichen Gitter-beschädigenden Teilchen, so daß diese Teilchen im wesentlichen nur auf
den ersten Grenzbereich auftreffen.
10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekenn-
z eichnet, daß die Thyristoren Triacs sind und das Bestrahlen die folgenden Stufen umfaßt:
Maskieren des ersten und des zweiten stromtragenden Bereiches und des Gattbereiches,
Bestrahlen des Triacs, so daß im wesentlichen nur der erste
und der zweite Grenzbereich von den energiereichen Elektronen getroffen werden»
11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekenn zeichnet,
daß das Maskieren das überziehen der ersten und der zweiten Elektrode mit einem Lot hohen Bleigehaltes
umfaßt.
12. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch .gekennzeichnet,
daß das Maskieren, das überziehen der ersten und der zweiten Elektrode und der ersten Gattelektrode
mit einem Lot hohen Bleigehaltes umfaßt.
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13. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet
, daß das Maskieren das Bedecken des ersten und des zweiten stromtragenden Bereiches mit einer Abschirmung
ausreichender Dicke umfaßt, um wirksam zu verhindern, daß Teilchen mit ausreichender Energie zur Verursachung von
Gitterschäden diese stromtragenden Bereiche erreichen.
14. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekenn
zeichnet , daß das Maskieren das Bedecken des ersten und des zweiten stromtragenden Bereiches und des Gattbereiches
mit einer Abschirmung ausreichender Dicke umfaßt, um wirksam zu verhindern, daß Teilchen mit ausreichender
Energie zur Verursachung von Gitterschäden die stromtragenden Bereiche oder den Gattbereich erreichen.
15. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 6 oder 10, dadurch
gekennzeichnet , daß das Bestrahlen mit Elektronen mit einer Energie von mehr als 400 KeV erfolgt.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennz
eichnet, daß das Bestrahlen mit Elektronen mit einer Energie im Bereich von 400 KeV und 12 MeV erfolgt.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet
, daß das Bestrahlen mit einer Dosis im
12 15 2
Bereich von etwa 10 bis 10 Elektronen/cm erfolgt.
909811/0830
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US05/830,190 US4134778A (en) | 1977-09-02 | 1977-09-02 | Selective irradiation of thyristors |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2837762A1 true DE2837762A1 (de) | 1979-03-15 |
| DE2837762C2 DE2837762C2 (de) | 1985-01-10 |
Family
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE2837762A Expired DE2837762C2 (de) | 1977-09-02 | 1978-08-30 | Verfahren zur Herstellung von Triacs |
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| Country | Link |
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|---|
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| JPS5453873A (en) | 1979-04-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OD | Request for examination | ||
| 8120 | Willingness to grant licences paragraph 23 | ||
| D2 | Grant after examination | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |