FI61773B - Tyristor med monolitiskt integrerad diod och foerfarande foer dess framstaellning - Google Patents
Tyristor med monolitiskt integrerad diod och foerfarande foer dess framstaellning Download PDFInfo
- Publication number
- FI61773B FI61773B FI348874A FI348874A FI61773B FI 61773 B FI61773 B FI 61773B FI 348874 A FI348874 A FI 348874A FI 348874 A FI348874 A FI 348874A FI 61773 B FI61773 B FI 61773B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- layer
- diode
- thyristor
- diffusion
- base layer
- Prior art date
Links
- 230000010354 integration Effects 0.000 title 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 41
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 15
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 15
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 6
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims description 6
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical group [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 5
- -1 phosphorus nitride Chemical class 0.000 claims description 4
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 claims description 4
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 2
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 230000020477 pH reduction Effects 0.000 claims 2
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 9
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 9
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 9
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910005540 GaP Inorganic materials 0.000 description 5
- HZXMRANICFIONG-UHFFFAOYSA-N gallium phosphide Chemical compound [Ga]#P HZXMRANICFIONG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 4
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 4
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- 239000004922 lacquer Substances 0.000 description 3
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 2
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 2
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 101150074984 RFT1 gene Proteins 0.000 description 1
- 239000003708 ampul Substances 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 150000002343 gold Chemical class 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/70—Bipolar devices
- H01L29/74—Thyristor-type devices, e.g. having four-zone regenerative action
- H01L29/7404—Thyristor-type devices, e.g. having four-zone regenerative action structurally associated with at least one other device
- H01L29/7412—Thyristor-type devices, e.g. having four-zone regenerative action structurally associated with at least one other device the device being a diode
- H01L29/7416—Thyristor-type devices, e.g. having four-zone regenerative action structurally associated with at least one other device the device being a diode the device being an antiparallel diode, e.g. RCT
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Thyristors (AREA)
Description
rft1 KUULUTUSJULKAISU
1¾ (11) UTLAGG NINGSSKRI FT ^ ‘ ^ C Patentti -nySnetty 10 09 1902 *^V!^ ^ Patent meddelat ^ (51) Kv.lk?/lnt.CI.3 H 01 L 29/10
SUOMI —FINLAND (21) P»Wnttlh»k«mu*-Pu.ntt™öknlni 3U88/TU
(22) HtkamlspUvt — An*6knlng*dag 02.12.7^
^ ^' (23) Alkuplivt—GiklghMidag 02.12.7U
(41) Tullut luikituksi — Bllvlt offuntllg OU . 06.7 5
Patentti- ia rekisterihallitut .... .... . ... . . .....
* (44) Nlhtlvlktlpwton |i kuul.|ulkaltun pvm. —
Patent- och registerstyrelsen ' Ansöktn utltgd och utl.skriftan public· red 31.05.82 (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus —Begird priorlt« 03*12.73
Saksan Liittotasavalta-Förbundsrepubliken Tyskland(DE) P 23Ö0081.9-33 (71) Licentia Patent-Vervaltungs-G.m.b.H., Theodor-Stern-Kai 1, 6 Frankfurt am Main, Saksan Liittotasavalta-Förbundsrepubliken Tyskland(DE) (72) Edgar Borchert, Belecke, Horst Gesing, Belecke, Rigobert Schimmer, Belecke, Saksan Liittotasavalta-Förbundsrepubliken Tyskland(DE) (7U) Oy Kolster Ab (5U) Monoliittisesti intergroidun diodin sisältävä tyrisxori ja menetelmä sen valmistamiseksi - Tyristor med monolitiskt integrerad diod och förfarande för dess framställning
Keksinnön kohteena on tyristori, joka sisältää monoliittisesti integroidun diodin ja jossa tyristorilla ja diodilla on yhteinen peruskerros, jolloin diodialue koostuu osasta yhteistä peruskerrosta ja kahdesta siihen rajoittuvasta, korkeasti seostetusta vastakkaista johtavuustyyppiä olevasta reunavyöhykkeestä, sekä menetelmä sen valmistamiseksi.
Monoliittisesti integroidun diodin sisältävillä tyristoreilla on menestyksellisesti käyttöä, kun on tarpeellista kytkeä ohjatun tasasuuntaajan kanssa vastakkaissuuntaisesti erityinen diodi, esimerkiksi TV-vastaanottimien horisontaalipoikkeamakyt-kennöissä tai kulkuneuvojen sytytysjärjestelmissä tai joissakin suunnanvaihtokytkimissä. Tällaisella integroidulla laitteella on nimittäin mahdollista korvata kaksi viisiliittimistä rakenneosaa yhdellä ainoalla kolmeliittimisellä rakenneosalla.
Tunnettujen, monoliittisesti integroidun diodin sisältävien tyristorien haittapuolena täytyy pitää sitä, että kytket- .: -] η n 7 2 7 \ / ' o täessä diodi tyristorin konunutoinnin jälkeen, esiintyy ylisuuri dynaaminen päästöjännite. Tästä ylisuuresta dynaamisesta päästö jännitteestä on seurauksena, kytkettäessä rakenneosa ryntäys-kytkimeksi TV-laitteen horisontaalipoikkeamaosaan, kuvahäiriöi-tä, jotka ilmenevät pystysuorina pylväinä (harmaapylväinä) kuvaputkella. Tällaiset kuvahäiriöt saadaan muunmuassa poistetuksi keksinnön avulla.
Keksinnön tehtävänä on siis estää nämä ylisuuret dynaamiset päästöjännitteet, joita esiintyy diodia kytkettäessä tyristorin kommutoinnin jälkeen. Tällöin pitää ongelman ratkaisu saavuttaa joko yksinomaan lisäämällä varauksenkannattajien elinaikaa, millä kuitenkin olisi samalla seurauksena ei-toivottu liian korkea tyristorin toipumisaika, tai suurentamalla voimakkaasti diodin pintaa, josta kuitenkin olisi seurauksena välttämättömäs-ti rakenneosan suureneminen, mikä luonnollisesti toisi mukanaan haittoja, eikä voi tulla kysymykseen ongelman ratkaisuna.
Tämä ongelma ratkaistaan keksinnön mukaisella tyristorilla siten, että yhteisen peruskerroksen vahvuus on diodialueessa pienempi kuin peruskerroksen vahvuus tyristorialueessa.
Tarkoituksenmukaisesti valitaan diodin peruskerros ohuemmaksi kuin tyristorin peruskerros. Mikäli tässä peruskerroksessa on kysymys n-peruskerroksesta, voidaan tämä aikaansaada siten, että joko n-peruskerrokseen rajoittuva p-vyöhyke tai n-perusker- •ψ· rokseen rajoittuva n -vyöhyke, mutta mahdollisesti myös molemmat ovat diodialueella paksumpia kuin tyristorialueella. Tällöin määritetään molempien diodin ja tyristorin n-peruskerrosten paksuus-ero sellaiseksi, että toisaalta diodin dynaaminen päästöjännite alenee oleellisesti, mutta että toisaalta siten, ettei diodin läpilyöntijännite ole tyristorin nollakippijännitteen alapuolella.
Keksinnöllä saavutetaan se, että samoinkuin erillisessä rakenneosassa, myös integroidussa rakenneosassa voidaan estää diodin läpilyöntijännitteen laskeminen alle tyristorin nollakippi jännitteen, vaikkakaan n-peruskerroksen ominaisvastuksen kohoamista, mikä tähän tarkoitukseen käytetyissä erillisissä rakenne-elementeissä on mahdollista ja myös käytettyä, ei ole tässä tapauksessa sinänsä aikaansaatu. Koska nimittäin integroidussa rakenne-elementissä molemmat tyristorin ja diodin peruskerrokset muodostavat yhteisen toisistaan riippuvan vyöhykkeen, on niillä myös samanlainen johtokykyseostus, mikä sulkee pois paikalliset 3 61773 johtokykymuutokset.
n-vyöhykkeen ominaisvastus säädetään arvoon, joka on tarpeen tyristorin vaadittavalle nollakippijännitteelle. Tällöin on samoissa n-peruskerroksissa diodin läpilyöntijännite yläpuolella tyristorin nollakippijännitteen ja diodin n-perusvyöhykkeen kerrospaksuuden laskiessa, laskee myös sen läpilyöntijännite, niin että se lopulta voi alittaa tyristorin nollakippijännitteen. Keksinnön mukaisesti pienennetään nyt diodin n-perusvyöhvkettä niin pitkälle, tai tyristorin ja diodin n-perusvyöhykkeen pak-suusero säädetään sellaiseksi, että toisaalta saavutetaan haluttu dynaamisen päästöjännitteen aleneminen mutta toisaalta diodin läpilyöntijännite ei ole tyristorin nollakippijännitteen alapuolella. Rakenneosan läpilyönti jännite ei pidä alentua saavutettaessa kentän rajavoimakkuus enemmän kuin on sallittua. Muutoin eivät diodin välivyöhykkeet saa olla niin ohuita, että esiintyy ei-toivottua kuormitusvirran laskua, koska tämä - käytettäessä rakenne-elementtiä TV-laitteissa - toisi mukanaan lisähäiröitä kuvaan, niin sanottuja mustia pylväitä.
Varauksenkantajien tiheyden kiihtynyt syntyminen diodin n-perusvyöhykkeessä vaikuttaa kerrospaksuuden alentamisen myötä myös vielä tämän alueen kohonneen varauksenkantajien elinajan välityksellä. Toisaalta ei varauksenkantajien elinaika tyristori-eikä diodialueessa saa alittaa määrättyä maksimiarvoa tyristorin vaaditun alhaisen toipumisajan ja diodin vaaditun alhaisen esto-suuntaisen viivästysajan vuoksi. Tämän vuoksi on tarpeellista lisätä johtokykyseostukseen, jolla rakenne-elementin haluttu kerros järjestys valmistetaan, elinaikaseostus varauksenkantajien elinajan alentamiseksi.
Elinaikaseostus suoritetaan tunnetulla tavalla eristävällä kultadiffuusiolla. Keksinnön mukaisella rakenne-elementillä, jonka diodiperuskerros on ohueampi kuin tyristorin peruskerros, jonka diodi-n+-kerros kuitenkin on paksumpi kuin tyristori-n+-kerros, saavutetaan edullinen paikallinen varauksenkantajien elinajan jakautuminen yhteisessä peruskerroksessa siten, että diodialueen kantajien elinaika on suurempi kuin tyristorialueen.
Tunnetustihan osoittaa kullan liukoisuus suurempia arvoja suuriseosteisissa vyöhykkeissä, etenkin n-johtotyypin vyöhykkeis- 4" sä. Tämän vuoksi varauksenkatajien elinaika n -vyöhykkeeseen rajoittuvan n-peruskerroksen alueessa suuremmaksi kuin muissa alu- 4 61 77 3 eissa. Koska diodin n+-kerros - katodivyöhyke - on oleellisesti paksumpi kuin tyristorin n+-kerros - emitterivyöhyke vaikuttaa se samalla keskiseostuksella myös voimakkaammin sidosaineena kuin tämä. Siten on diodialueessa varauksenkantajien elinaika korkam-pi kuin tyristorialueessa.
Mutta koska toisaalta on myös osoittautunut, että liian korkea varauksenkantajien elinaika diodialueessa johtaa epäsuotuisaan diodin estotoimintaan, vähennetään kuitenkin varauksenkanta j ien ylimääräinen elinajannousu keksinnön mukaisesti. Kulta-diffuusion etu perustuu sille, että tällä eristävällä menetel-mävaiheella, ylläesitetyn mukaisesti, voidaan asettaa sekä varauksenkanta j ien elinajan korkeus yleensä sekä myös sen ero, rajoittuvissa kerroksissa edeltämäärättyyn arvoon luotettavasti.
Keksinnön myös oleellisena osana on menetelmä edelläkuva-tunkaltaisen tyristorin valmistamiseksi jolle menetelmälle ovat tunnusomaisia seuraavat vaiheet a) n-johtotyyppisen puolijohdelevyn päällystäminen oksi-dikerroksilla ja sekä silkkipaino- tai fotolakkakerroksilla, b) diodirenkaan avaaminen peittävään oksidikerrokseen ha-pottamalla fluorivetyhapolla tai fluorivetyhappoa sisältävällä liuoksella sekä fosforin sisäändiffundoiminen fosforinitridi-lähteestä n+-kerroksen aikaansaamiseksi ensimmäisessä diffuusiossa, c) galliumin diffundoiminen galliumfosfidilähteestä pitämällä peittävä oksidikerros ennallaan p-johtavien kerrosten ja aikaansaamiseksi toisen diffuusion aikana, d) katodirenkaan aukaiseminen peittävään oksidikerrokseen hapottamalla fluorivetyhapolla tai fluorivetyhappoa sisältävällä liuoksella ja fosforin sisäändiffundoiminen galliumfosfidilähteestä n+-kerroksen aikaansaamiseksi kolmannessa diffuusiossa.
Tätä menetelmää selvitetään lähemmin muutamilla suoritus-esimerkeillä sekä - osittain kaaviomaisilla - piirroksilla, joissa kuvio 1 esittää puolijohdelähtöainelevyä, kuvio 2 esittää menetelmää vaiheessa, jossa puolijohde-levylle on muodostettu avoin diodirengas, kuvio 3 esittää puolijohdelevyä ensimmäisen diffuusion jälkeen, kuvio 4 esittää puolijohdelevyä toisen diffuusion jälkeen, 5 61 773 kuvio 5 esittää valmista puolijohdelevyä kolmannen diffuusion jälkeen, kuvio 6 esittää puolijohdelevyä, johon lähtien kuvion 1 rakenteesta on diffundoitu p-kerros, kuvio 7 esittää kuvion 6 rakennetta uuden diffuusion jälkeen, ja kuvio 8 esittää puolijohdelevyn toista lopullista koostumusta.
Menetelmän suorittamiseksi lähdetään puolijohdelevystä 1 kuviossa 1, esimerkiksi n-johtotyyppisestä piilevystä, jonka kerrospaksuus on likimain 210 ^um, jonka yläpinnalle aikaansaadaan ensin tiiviit ja paksut oksidikerrokset 2 ja 3, mikä tapahtuu 16-tuntisella hapetuksella likimain 1200 °C:n lämpötilassa, kosteassa hapessa.
Tunnetun puolijohdeteknologian menetelmän mukaan peitetään nyt hapetuskerrokset 2 ja 3 fotolakka- tai silkkipainotekniikalla kerroksilla 4 ja 5, jolloin alueesta jäävät sellaiset paikat vapaiksi, joista hapetuskerros poistetaan jatkokäsittelyssä fluori-vetyhapolla tai fluorivetyhappoa sisältävällä liuoksella. Tällöin aikaansaadaan rakenne, jossa on avoin diodirengas 6, kuten kuviossa 2 on esitetty.
Fotolakka- tai silkkipainolakkakerrokset 4 ja 5 poistetaan tämän jälkeen liuottimena, ja ensimmäisessä diffuusiossa aikaansaadaan fosforinitridilähteestä tulevalla fosforin sisään-diffuusiolla suljetussa kvartsiampullissa, lämpötilassa noin 1250 °C, n+-kerros 7 - kuvion 3 mukaisesti. Diffuusioaika riippuu puolijohdeaineksen kerrospaksuudesta ja toisen ja kolmannen diffuusion erityisvaatimuksista, jotka seuraavat välittömästi ensimmäistä ja joita selvitetään seuraavassa. Ensimmäisen diffuusion diffuusioaika pitää valita edullisesti niin, että kaikkien diffuusiovaiheiden jälkeen on aikaansaatu kuvion 5 mukainen rakenne. Kuvatussa esimerkissä, jossa levypaksuus lähtöaineella oli noin 210 ^um aikaansaadaan noin 50 tunnissa n+-kerros 7, jonka kerrospaksuus on likimain 60...70 ^um.
Toisessa diffuusiossa galliumfosfidilähteellä saadaan likimain 10 tunnin aikana lämpötilassa noin 1250 °C kuvion 4 mukainen rakenne, jossa ovat p-johtavat kerrokset 8 ja 9. Nämä kerrokset 8 ja 9 ovat oksidikerrosten 2 ja 3 alapuolella, jotka läpäisevät diffundoituvaa galliumia, ja näillä on kerrospaksuus 6 6177 3 18 -3 38.. .42 -ura ja häiriöpaikkatiheys (3,5...5,9)* 10 atomia'cm , 18 — 3 -j- edullisesti 4,5*10 atomia*cm . Korkeasti seostettu n -kerros 7 ei käytännöllisesti katsoen lainkaan muutu sisäändiffundoitu-neiden pienien galliumatomimäärien vaikutuksesta.
p-kerrosten 8 ja 9 konsentraatiota ja tunkeutumissyvyyttä vastaten toisen diffuusion jälkeen valmistetaan - kuten kuviossa 5 on esitetty - kolmannessa diffuusiossa, joka liittyy katodi-renkaan 10 aukkoon, likimain 8...15 tunnin aikana, edullisesti 12 tunnissa, lämpötilassa 1250 °C, galliumfosfidilähteestä samalla tavalla kuin toisessa diffuusiossa, n+-kerros 11. Tällöin diffundoituvat sekä toisessa diffuusiossa sisäändiffundoitunut seosaine sekä myös n+-kerros 7, joka syntyi ensimmäisessä diffuusiossa, edelleen syvemmälle ja muodostavat kuvion 5 mukaisen rakenteen. Yksityiset kerrospaksuudet ovat kolmannen diffuusion jälkeen, n+-kerros 7 likimain 80...90 ^um, n+-kerros 11 likimain 30 ^um sekä p-kerrokset 8 ja 9 likimain 60 ^um.
Tällöin on tyristorin ja diodin perusvyöhykkeiden 14 kerrospaksuuksien erotus (x-y kuviossa 5) melkoisen merkityksellinen, ja annettu suuruusalue antaa keksinnön suositellun suoritusmuodon. Ensimmäisessä esitetyssä esimerkissä on tämä erotus lähinnä 20...30 ^um.
Koska tämä menetelmä antaa tuloksena erinomaisen tarkkoja ja toistettavia diffuusiotuloksia, antaa se myös ihanteelliset lähtökohdat diffuusiotuloksista erittäin voimakkaasti riippuvalle kultadiffuusiolle, joka puolestaan on osoittautunut erityisen tarkoituksenmukaiseksi rakenne-elementtien aikaansaamiseksi, jotka sopivat liian korkeisiin taajuuksiin.
Tätä kultadiffuusiota varten käsitellään toisesta galliumfosf ididiffuusiosta tulevia levyjä oksidikerroksen poistamiseksi likimain 5 minuuttia 40 prosenttisella fluorivetyhapolla. Seuraa- vassa pinnan kovetusprosessissa erotetaan kultaliuoksesta, joka -4 sisältää edullisesti likimain 10 painoprosenttia kultaa 1,5 normaalisessa fluorivetyhappoliuoksessa, koko levylle yhtenäinen kultakerros. Tämän jälkeen diffundoidaan kulta sisälle likimain punnin aikana, lämpötilassa 800...950 °C, edullisesti välillä 870.. .875 °C.
Toisessa esimerkissä käytetään lähtöaineena piitä olevaa puolijohdelevyä, jonka paksuus on likimain 180 ^um. n+-kerros 7 7 61773 aikaansaadaan likimain 50 tunnin aikana likimain 1250 °C lämpötilassa, käyttäen seosaineena arseenia. Molempien, toisen ja kolmannen diffuusion sijasta, joita kuvattiin ensimmäisessä esimerkissä, tuotetaan tässä yhdellä yksittäisellä kaksoisdiffuusiolla galliumarsenidi seosaineena likimain 20 tunnin aikana, lämpötilassa 1250 °C, kuvion 5 mukainen kerrosjärjestys, jolloin f yksittäiset kerrospaksuudet ovat, n -kerros 7 likimain 65...75 ^um, n+-kerros 11 likimain 20 ^,um ja p-kerroksissa 8 ja 9 likimain 45 yum.
Keksinnön mukaista menetelmää edelleen muotoiltaessa varustetaan, kuten ensimmäisessä esimerkissä esitettiin ja kuvioissa 1 ja 2 on kuvattu, piilevy 1 oksidikerroksella 2 ja 3 sekä silkkipaino- tai fotolakkakerroksilla 4 ja 5. Ensimmäisestä esimerkistä poiketen ei avata tämän jälkeen n+-diodirengasta, vaan lähinnä reuna-alueella 12 - kuten kuviossa 6 on esitetty - poistetaan oksidikerros ja aikaansaadaan sitä seuraavan booridiffuu-sion avulla 34 tunnin aikana, lämpötilassa likimain 1250 °C, p-kerros 13, jonka kerrospaksuus ensimmäisen diffuusion jälkeen on likimain 60...70 ^um. Tämän jälkeen suljetaan jälleen oksidikerros 2 diodialueessa 12 ja avataan alueessa 6.
Nyt seuraavassa diffuusiossa galliumfosfidillä seosaineena, joka suoritetaan 10 tunnin aikana likimain 1250 °C lämpötilassa, muodostuvat - kuten kuvioss 7 on esitetty - n+-kerros sekä molemmat p-kerrokset 8 ja 9, joiden paksuus on likimain 40 yum. Näiden kahden diffuusion aikana kulkevat myös p-kerrok-sen 13 diffuusiorintamat edelleen, jonka vuoksi sen kerrospaksuus suurenee 70...80 yum:ksi.
Kolmannessa diffuusiossa, joka liittyy katodirenkaaseen 10, aikaansaadaan likimain 12 tunnin aikana, lämpötilassa likimain 1250 °C, galliumfosfidilähteestä n+-kerros 11, jolloin jälleen edellämainittujen diffuusioiden rintamat kulkevat edelleen. Lopuksi aikaansaadaan järjestys, joka on esitetty kuviossa 8 ja jonka yksittäisillä kerroksilla on likimain allaesitetyt paksuudet: n+-kerros 7 50 ^um; p-kerros 8 30 ^urn; p-kerros 9 60 ^um; n+-kerros 11 30 ^um ; p-kerros 13 75...85 ^um. Keksinnölle o-lennainen n-peruskerroksen 15 kerrospaksuusero x-y tyristori- ja diodialueissa aikaansaadaan siis tässä tapauksessa suurentamalla p-kerroksen 13 paksuutta, kun taas ensimmäisessä esimerkissä tämä palaa n+-kerroksen 7 suurennettuun paksuuteen.
Claims (11)
1. Tyristori, joka sisältää monoliittisesti integroidun diodin ja jossa tyristorilla ja diodilla on yhteinen peruskerros (14, 15), jolloin diodialue (y) koostuu osasta yhteistä peruskerrosta (14, 15) ja kahdesta siihen rajoittuvasta, korkeasti seostetusta vastakkaista johtavuustyyppiä olevasta reunavyöhykkeestä (7, 8, 13), tunnettu siitä, että yhteisen peruskerroksen (14, 15) vahvuus on diodialueessa (7) pienempi kuin peruskerroksen (14, 15) vahvuus tyristorialueessa (x).
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tyristori, tunnet-t u siitä, että yhteinen peruskerros (14, 15) on n-johtava.
3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen tyristori, tunnet-t u siitä, että yhteisen n-peruskerroksen (14) kerrospaksuuden aleneminen diodialueessa on korvattavissa diodin n+-johtavan reunavyöhykkeen (7) kerrospaksuuden suurenemisella.
4. Patenttivaatimukseni tai 3 mukainen tyristori, tunnettu siitä, että yhteisen n-peruskerroksen (15) kerrospaksuuden aleneminen diodialueessa on korvattavissa diodin p-joh-tavan reunavyöhykkeen (13) kerrospaksuuden kohoamisella.
5. Jonkin patenttivaatimuksen 2...4 mukainen tyristori, tunnettu siitä, että yhteisellä n-peruskerroksella (14, 15. on diodialueessa suurempi varauksenkantajien elinaika kuin tyristorialueessa.
6. Jonkin patenttivaatimuksen 1...5 mukainen tyristori, tunnettu siitä, että puolijohderunko on piitä.
7. Menetelmä jonkin patenttivaatimuksen 2...6 mukaisen tyristorin valmistamiseksi, tunnettu seuraavista vaiheista : a) n-johtotyyppisen puolijohdelevyn (1) päällystäminen oksidikerroksilla (2) ja (3) sekä silkkipaino- tai fotolakkaker-roksilla (4) ja (5), b) diodirenkaan (6) avaaminen peittävään oksidikerrokseen hapottamalla fluorivetyhapolla tai fluorivetyhappoa sisältävällä liuoksella sekä fosforin sisäändiffundoiminen fosforinitridiläh-teestä n+-kerroksen (7) aikaansaamiseksi ensimmäisessä diffuusiossa, ’ \ 9 61773 c) galliumin diffundoiminen galliumfosfidilähteestä pitämällä peittävä oksidikerros ennallaan p-johtavien kerrosten (8) ja (9) aikaansaamiseksi toisen diffuusion aikana, d) katodirenkaan (10) aukaiseminen peittävään oksidiker-rokseen hapottamalla fluorivetyhapolla tai fluorivetyhappoa sisältävällä liuoksella ja fosforin sisäändiffundoiminen gallium- *+* fosfidilähteestä n -kerroksen (11) aikaansaamiseksi kolmannessa diffuusiossa.
8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että piitä olevalle lähtöainepuolijohdelevylle, jonka paksuus on noin 210 ^um, aikaansaadaan ensimmäisessä diffuusiossa n+-kerros (7) 50 tunnin aikana, lämpötilassa noin 1250 °C, jonka kerroksen paksuus on noin 60...70 ^um.
8. I t ! o
9. Patenttivaatimuksen 7 tai 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että p-johtavat kerrokset (8) ja (9) aikaansaadaan toisessa diffuusiossa 10 tunnin aikana, lämpötilassa noin 1250 °C, kerrospaksuudella noin 38...42 ,um ja häiriöpaikkatihey- 18 "3 dellä noin (3,5...5,9)*10 atomia«cm
10. Jonkin patenttivaatimuksen 7...9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että n+-kerros (11) aikaansaadaan kolmannessa diffuusiossa 8...15 tunnin aikana lämpötilassa noin 1250 °C ja kerrospaksuudella noin 30 ^um.
11. Jonkin patenttivaatimuksen 7...10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tyristorin ja diodin yhteisten pe-rusvyöhykkeiden kerrospaksuuksien ero (x-y) on 20...30 ^um. Ί 10 ί' Λ 'Ί '7 *7 Oi / ' O
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2360081 | 1973-12-03 | ||
| DE19732360081 DE2360081C3 (de) | 1973-12-03 | Thyristor mit monolithisch integrierter Diode und Verfahren zu seiner Herstellung |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI348874A FI348874A (fi) | 1975-06-04 |
| FI61773B true FI61773B (fi) | 1982-05-31 |
| FI61773C FI61773C (fi) | 1982-09-10 |
Family
ID=5899690
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI348874A FI61773C (fi) | 1973-12-03 | 1974-12-02 | Tyristor med monolitiskt integrerad diod och foerfarande foer dess framstaellning |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| AT (1) | AT361043B (fi) |
| DK (1) | DK139798C (fi) |
| FI (1) | FI61773C (fi) |
| FR (1) | FR2253285B1 (fi) |
| GB (1) | GB1495295A (fi) |
| IT (1) | IT1030860B (fi) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2451106A1 (fr) * | 1979-03-09 | 1980-10-03 | Thomson Csf | Dispositif semi-conducteur de commutation a frequence elevee |
| DE3004681A1 (de) * | 1980-02-08 | 1981-08-13 | Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt | Integrierte schaltungsanordnung mit einer diode |
| FR2514558A1 (fr) * | 1981-10-13 | 1983-04-15 | Silicium Semiconducteur Ssc | Procede de fabrication de thyristor asymetrique a diode de conduction inverse par diffusion au phosphure de gallium |
| FR2574594B1 (fr) * | 1984-12-11 | 1987-01-16 | Silicium Semiconducteur Ssc | Structure integree de triac a commande par diac |
| GB2256743A (en) * | 1991-06-11 | 1992-12-16 | Texas Instruments Ltd | A semiconductor component for transient voltage limiting |
| GB2256744A (en) * | 1991-06-11 | 1992-12-16 | Texas Instruments Ltd | A monolithic semiconductor component for transient voltage suppression |
| JPH05152564A (ja) * | 1991-12-02 | 1993-06-18 | Mitsubishi Electric Corp | 逆導通ゲートターンオフサイリスタおよびその製造方法 |
-
1974
- 1974-11-25 DK DK611774A patent/DK139798C/da active
- 1974-12-02 FI FI348874A patent/FI61773C/fi active
- 1974-12-02 AT AT962674A patent/AT361043B/de not_active IP Right Cessation
- 1974-12-02 IT IT3008474A patent/IT1030860B/it active
- 1974-12-03 FR FR7439527A patent/FR2253285B1/fr not_active Expired
- 1974-12-03 GB GB5222874A patent/GB1495295A/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FI348874A (fi) | 1975-06-04 |
| GB1495295A (en) | 1977-12-14 |
| DE2360081B2 (de) | 1977-04-28 |
| AT361043B (de) | 1981-02-10 |
| IT1030860B (it) | 1979-04-10 |
| FR2253285B1 (fi) | 1979-07-27 |
| DK611774A (fi) | 1975-07-28 |
| DK139798B (da) | 1979-04-17 |
| FR2253285A1 (fi) | 1975-06-27 |
| FI61773C (fi) | 1982-09-10 |
| DE2360081A1 (de) | 1975-06-12 |
| DK139798C (da) | 1979-09-17 |
| ATA962674A (de) | 1980-07-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4742382A (en) | Semiconductor component | |
| US5861657A (en) | Graded concentration epitaxial substrate for semiconductor device having resurf diffusion | |
| US5183769A (en) | Vertical current flow semiconductor device utilizing wafer bonding | |
| US6031254A (en) | Monolithic assembly of an IGBT transistor and a fast diode | |
| US4101922A (en) | Field effect transistor with a short channel length | |
| US3727116A (en) | Integral thyristor-rectifier device | |
| US3997908A (en) | Schottky gate field effect transistor | |
| US3538401A (en) | Drift field thyristor | |
| JPH04127480A (ja) | 高耐圧低抵抗半導体装置及びその製造方法 | |
| US4200877A (en) | Temperature-compensated voltage reference diode with intermediate polycrystalline layer | |
| FI61773B (fi) | Tyristor med monolitiskt integrerad diod och foerfarande foer dess framstaellning | |
| US4290187A (en) | Method of making charge-coupled arrangement in the two-phase technique | |
| US3513367A (en) | High current gate controlled switches | |
| GB1364676A (en) | Semiconductor integrated device | |
| US6914270B2 (en) | IGBT with PN insulation and production method | |
| US6657273B2 (en) | Termination for high voltage schottky diode | |
| US4223327A (en) | Nickel-palladium Schottky junction in a cavity | |
| EP0017022A1 (en) | A zener diode and method of fabrication thereof | |
| JPH05235014A (ja) | 半導体装置 | |
| US5491351A (en) | Gate turn-off thyristor | |
| US4109272A (en) | Lateral bipolar transistor | |
| US4183036A (en) | Schottky-transistor-logic | |
| JPS61150280A (ja) | 縦型ｍｏｓトランジスタ | |
| JPH03147331A (ja) | 高耐圧半導体装置 | |
| US6683328B2 (en) | Power semiconductor and fabrication method |