PL113661B1 - High voltage semi-conductor instrument - Google Patents

High voltage semi-conductor instrument Download PDF

Info

Publication number
PL113661B1
PL113661B1 PL1977200347A PL20034777A PL113661B1 PL 113661 B1 PL113661 B1 PL 113661B1 PL 1977200347 A PL1977200347 A PL 1977200347A PL 20034777 A PL20034777 A PL 20034777A PL 113661 B1 PL113661 B1 PL 113661B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
region
area
substrate
junction
conductivity
Prior art date
Application number
PL1977200347A
Other languages
English (en)
Other versions
PL200347A1 (pl
Original Assignee
Rca Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rca Corp filed Critical Rca Corp
Publication of PL200347A1 publication Critical patent/PL200347A1/pl
Publication of PL113661B1 publication Critical patent/PL113661B1/pl

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor 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
    • H01L29/02Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/08Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions with semiconductor regions connected to an electrode carrying current to be rectified, amplified or switched and such electrode being part of a semiconductor device which comprises three or more electrodes
    • H01L29/0821Collector regions of bipolar transistors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/31Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape
    • H01L23/3157Partial encapsulation or coating
    • H01L23/3171Partial encapsulation or coating the coating being directly applied to the semiconductor body, e.g. passivation layer
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor 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
    • H01L29/02Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/0657Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by the shape of the body
    • H01L29/0661Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by the shape of the body specially adapted for altering the breakdown voltage by removing semiconductor material at, or in the neighbourhood of, a reverse biased junction, e.g. by bevelling, moat etching, depletion etching
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Bipolar Transistors (AREA)
  • Thyristors (AREA)

Description

Przedmiotem wynalazku jest przyrzad pólprze¬ wodnikowy wysokonapieciowy.Na przyrzady pólprzewodnikowe, zwlaszcza na przyrzady o krótkim czasie przelaczania, jak rów¬ niez o znacznej obciazalnosci pradowej, istnieje duze zapotrzebowanie. W znanych przyrzadach, ta¬ kich jak tranzystory, trudne jest uzyskanie wy¬ sokiego napiecia przebicia, tzn. napiecia przebicia zlacza p-n baza-kolektor wiekszego od okolo 1500 V, przy utrzymywaniu znacznej obciazalnosci pra¬ dowej, tzn. wiekszej od okolo 5A, bez pogarsza¬ nia czasu przelaczania.Znane jest, ze napiecie zlacza p-n baza-kolektor jest utrzymywane przez obszar zubozony, gdy zla¬ cze jest spolaryzowane w kierunku zaporowym.Obszary w poblizu zlacza p-n maja zwykle wiek¬ sza grubosc w celu zwiekszenia utrzymywanego na nich napiecia. Znane jest takze, ze obciazalnosc pradowa takich tranzystorów mocy jest okreslona glównie przez strukture baza-kolektor, tzn. jej rezystywnosc i szerokosc, geometrie emitera i in¬ ne wlasnosci, takie jak rozklad pradu. Ze wzgle¬ du na to, ze rezystywnosc i szerokosc obszaru bazy i obszaru kolektora ma znaczenie ze wzgle¬ du na obciazalnosc pradowa przyrzadu, kazda jej zmiana dla zwiekszenia wytrzymalosci napiecio¬ wej zlacza p-n zwykle powiodiuje zmniejszenie ob¬ ciazalnosci pradowej tego przyrzadu.Znany przyrzad pólprzewodnikowy wysokonapie¬ ciowy zawiera podloze materialu pólprzewodniko- 10 15 20 25 30 wego posdadaijace pierwsza i druga, glówne prze¬ ciwlegle powierzchnie i krawedz lezaca pomiedzy niani, przy czym podloze ma poczatkowo przewod¬ nictwo jednego typu; pierwszy obszar o drugim typie przewodnictwa lezy wewnatrz podloza przy czym pierwszy obszar tworzy pierwsze zlacze p-n z materialem podloza w miejscu zetkniecia sie z nim. Zlacze zawiera boczny fragment lezacy w zasadzie prostopadle do pierwszej powierzchni, dol¬ ny fragment lezacy w zasadzie równolegle do pierwszej powierzchni i promieniowy fragment la¬ czacy boczny fragment i dolny fragment.Wedlug wynalazku przyrzad pólprzewodnikowy wysokonapieciowy posiada krawedz majaca kon¬ tur, który zaczyna sie przy pierwszej powierzchni w pierwszym obszarze i biegnie w kierunku dru¬ giej powierzchni do pierwszego plaskiego obszaru.Pierwszy plaski obszar przecina boczny fragment pierwszego zlacza p^n. Kontur rozciaga sie od. punk¬ tu lezajcego w poblizu przeciecia pierwszego plas¬ kiego obszaru z bocznym fragmentem w kierunku drugiej powierzchni do drugiego plaskiego obszaru.W jednym z wykonan wynalazku pierwszy i drugi plaskie obszary sa w zasadzie równolegle do pierwszej powierzchni. Drugi plaski obszar jest w zasadzie koplamarny wzgledem dolnego fragmentu.Przyrzad pólprzewodnikowy wedlug wynalazku zawiera ponadto warstwe materialu pasywujacego na czesci konturu.W jednym z wykonan wynalazku pierwszy pla- 113 661113 681 ski obszar prziecina boczny fragment w zasadzie prostopadle.Przyrzad pólprzewodnikowy wedlug innego wy¬ konania wynalazku zawiera drugi obszar wewnatrz pierwszego obszaru majacy drugi typ przewodnic¬ twa, lezacy w poblizu pierwszej powierzchni, co najmniej jeden trzeci obszar wewnatrz drugiego obszaru, majacy pierwszy typ przewodnictwa, le¬ zacy w poMnu pierwszej powierzchni, i citfwiarty oibsEiar w poblizu drugiej powderiadhind, rozciajga- jacy sie w korpusie i majacy pierwszy typ prze¬ wodnictwa.Wedlug .wynalazku drugi obszar ma stosunko¬ wo wiejksza koncentracje nosników powierzchnio¬ wych niz pierwszy obszar. Czwarty obszar ma sto¬ sunkowo "wiejksza koncentracje nosników niz pod¬ loze. Czwarty obszar zawiera ponadto czesc roz¬ ciagajaca sie stosunkowo dalej w podlozu niz po¬ zostala czesc czwartego obszaru. Korzystne jest gdy, przedluzona czesc lezy w zasadzie prostopad¬ le dla trzeciego obszaru. W jednym z wykonan wynalazku przyrzad jest tranzystorem posiadaja¬ cym trzeci obszar jako obszar emitera, pierwszy i wymieniony drugi obszar razem jako obszar bazy i czwarty obszair wraz z maiterdalem podloza jako obszar kolektora.Przyrzad wedlug wynalazku ma obszary bazy i kolektora o szerokosciach i rezystywnosciach tak dobranych, aby umozliwic optymalizacje obciazal¬ nosci pradowej, podczas gdy wytrzymalosc napie¬ ciowa jest okreslona przez czesci struktury przy¬ rzadu, które sa w zasadzie niezalezne od szero¬ kosci i rezystywnosci obszarów bazy i kolektora.Zaleta wynalazku jest to, ze nowe kontury kra¬ wedzi przyrzadu pólprzewodnikowego przyczynia¬ ja sie bezposrednio do zwiekszenia wytrzymalosci napieciowej. Przyrzad moze ponadto zawierac obszar kolektora uksztaltowany zgodnie z konturem kra¬ wedzi dla zwiekszenia wytrzymalosci napieciowej.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia czesciowy przekrój poprzeczny przy¬ rzadu wedlug jednego wykonania wynalazku, bez zachowania skali, fig. 2 — powiekszony widok czesci A przyrzadu z fig. 1, fig. 3 — czesciowy przekrój poprzeczny przyrzadu wedlug innego wy¬ konania wynalazku, bez zachowania skali oraz fig. 4 — powiekszony widok czesci B przyrzadu z fig. 3.Na fig. 1 jest przedstawiony przyrzad pólrze- wodnikowy 10, który zawiera podloze 12 materia¬ lu pólprzewodnikowego posiadajacego pierwsza i druga, glówne przeciwlegle powierzchnie 14 i 16.Podloze 12 zawiera ponadto krawedz 1$ lezaca po¬ miedzy glównymi powierzchniami, której czesc jest uksztaltowana tak, jak opisano szczególowo poni¬ zej. Pomimo tego, ze materialem na podloze 12 moze byc dowolny material pólprzewodnikowy, za¬ lecany jest krzem. Podloze 12 charakteryzuje sie poczatkowo przewodnictwem jednego typu, na przyklad typu n, chociaz moze byc równiez zasto¬ sowany material typu p, gdy przewodnictwo wszy¬ stkich pozostalych obszarów zostanie odpowiednio zmienione.Pierwszy obszar 20 o drugim typie przewod¬ nictwa, typie p w tym wykonaniu, rozciaga sie 10 15 30 35 40 60 56 00 65 od pierwszej powierzchni 14 w podlozu 12. Pierw¬ szy obszar 20 tworzy pierwsze zlacze p-n 22 z pozostala czescia podloza 12 w miejscu ich zetknie¬ cia.Pierwsze zlacze p-n 22 zawiera dolny fragment 24, boczny fragment 28 i promieniowy fragment 28.Dolny fragment 24 jest w zasadzie równolegly do pierswzej powierzchni 14. Boczny fragment 26 jest w zasadzie prostopadly do pierwszej powierzchni 14 i zamyka pierwszy obszar 20. Promieniowy frag¬ ment 28 laczy dolny fragment 24 i boczny frag¬ ment 26.Pokazana w widoku powiekszonym na fig. 2 czesc konturu krawedzi 18 podloza 12 zaczyna sie w pierwszym obszarze 20 i rozciaga sie w kierun¬ ku drugiej powierzchni 16 az do pierwszego pla¬ skiego obszaru 30. Pierwszy, plaski obszar 30, któ¬ ry jest w zasadzie równolegly do pierwszej po¬ wierzchni 14, przecina fragment 26 krawedzi pierwszego zlacza p-n 22.Od punktu lezacego w poblizu miejsca przecie¬ cia pierwszego plaskiego obszaru 30, i fragmentu 26 krawedzi, krawedz podloza biegnie w kierunku drugiej powierzchni 16 az do drugiego plaskiego obszaru 32. Drugi plaski obszar 32, który jest w zasadzie równolegly do pierwszej powierzchni 14, rozciaga sie w. kierunku od fragmentu 26 krawe¬ dzi. Ze wzgledu na przyczyny omawiane ponizej, korzystne jest, zeby drugi plaski obszar byl w za¬ sadzie koplanamy wzgledem dolnego fragmentu 24 pierwszego zlacza p-n 22. Korzystne jest takze, jak jest to takze omawiane ponizej, aby krawedz pomiedzy pierwsza powierzchnia 14 i pierwszym plaskim obszarem 30 i pomiedzy odpowiednio pierwszym plaskim obszarem 30 i drugiim plaskim obszarem 32 miala ksztalt wygiety do wewnatrz wzgledem poprowadzonych pomiedzy nimi liniami prostymi, tzn. miala ksztalt wklesly wzgledem ta¬ kich linii.Warstwa 34 materialu pasywujacego, takiego jak szkliwo, krzem polikrystaliczny o wysokiej rezy¬ stywnosci lub podobny material, pokrywa czesc konturu krawedzi 18. Boczny fragment 26 pierw¬ szego zlacza p-n 22, który konczy sie przy kran¬ cu pierwszego plaskiego obszaru 30 jest pasywo- wany przez warstwe 34 metoda planarna, jak jest to omawiane ponizej.Pierwsza elektroda 36 i druga elektroda 38 sta¬ nowia styki elektryczne odpowiednio pierwszego obszaru 20 i drugiej glównej powierzchni 16.Przyrzad 10 moze byc wytwarzany przy uzyciu procesów i operacji znanych w technice. Dla przyk¬ ladu czesc konturu krawedzi 18 moze byc uksz¬ taltowana przy uzyciu znanych technik trawienia czy mechanicznego szlifowania. Obszar 20 moze zostac utworzony przy uzyciu znanych technik dy¬ fuzji i/lufo iimplantacji jonów. Jak to wiadomo ze stanu techniki, planarne zlacze p-n konczy sie, lezac w zasadzie prostopadle do glównej powierzch¬ ni plytki pólprzewodnikowej. Glówna zaleta takie¬ go zlacza p^n jest to, ze dzieki zakonczeniu w po¬ wyzej przedstawiony sposób, latwiejsza jest jego pasywacja anizeli na przyklad zlacze typu p-n w strukturach typu mesa, które konczy sie przy kra¬ wedzi plytki.113 661 5 6 Pasywacja zakonczenia powierzchni zlacza p-n ma szczególne znaczenie przy wytwarzaniu, przy¬ rzadów wysokonapieciowych. Ma ona miejisce, po¬ niewaz kazde zlacze p-n konczace sie na powierzch¬ ni plytki ulega zanieczyszczeniu przez otaczajacy material. Jeszcze wieksze znaczenie ma to, ze za¬ konczenie zlacza p^n jest poddawane dzialaniu du¬ zych powierzchniowych pradów uplywu wywoly¬ wanych przez defekty sieci krystalicznej czy de¬ fekty, które najczesciej pojawiaja sie na odcinku zlacze p-n/powierzchnia.W planarnych zlaczach pnn, wystepuje zjawi¬ sko znane jako efekt promieniowy. Efekt promie¬ niowy to nazwa nadana zjawisku zwiazanemu z natezeniem pola elektrycznego wzdluz zlacza p-n, które jest najwieksze wzdluz fragmentu promie¬ niowego planarnego zlacza p^n. W wyniku tego efektu, napiecie przebicia pojawia sie w tej czesci zlacza p-n zamiast wzdluz dolnego fragmentu ta¬ kiego zlacza p-n, gdzie prawdopodobienstwo wy¬ stapienia jest równomierne. Napiecie przebicia zwiazane z efektem promieniowym wystepuje przy w zasadzie nizszym napieciu niz napiecie przebi¬ cia wzdluz dolnego fragmentu. Ze wzgledu na to, ze duze natezenie pola elektrycznego moze powo¬ dowac duze gestosci pradu w punkcie przebicia fragmentu promieniowego planarnego zlacza p-n, przyrzad jest podatny na Uszkodzenie lub znisz¬ czenie w wyniku efektu promieniowego. Potenc¬ jal potrzebny do uszkodzenia lub zniszczenia jest znacznie zmniejszony, jezeli napiecie przebicia po¬ jawia sie w calej objetosci materialu pólprzewod- rozfcozone na calym dolnym fragmencie i duze ge¬ stosci pradów zostaja dzieki temiu zmniejszone.W przypadku, gdy dowolne zlacze p-n jest spo¬ laryzowane w kierunku zaporowym, z obu stron materialu zostaje utworzony obszar zubozony. Jak sama nazwa wskazuje, obszar zubozony zawiera bardzo malo, jezeli w ogóle . zawiera, wolnych nosników ladunku, np. elektronów. Ten brak wol¬ nych nosników ladunku jest spowodowany tym, ze wolne nosniki ladunku po przylozeniu napie¬ cia polaryzacji w kierunku zaporowym, sa odpy¬ chane od zlacza metalurgicznego. Tak wiec obszar zuibozony jest obszarem o bardizo duzej rezystyw- niosci.W wyniku odpychania wolnych nosników ladun¬ ku od metalurgicznego zlacza pnn, zostaje na nim wytworzone i jest utrzymywane pole elektryczne.Natezenie pola elektrycznego w dowolnym, danym punkcie metalurgicznego zlacza p-n, jest zwiazane z napieciem wystepujacym pomiedzy krawedziami obszaru zubozonego. Tak wiec dla danego napie¬ cia, im mniejsza jest ta odleglosc, tym wieksze jest natezenie pola elektrycznego a wiec i wieksze prawdopodobienstwo przebicia zlacza w tym punk¬ cie. Wynika z tego fakt, ze im dalej rozciaga sie obszar zubozony w otaczajacym go materiale, tym wieksze jest napiecie utrzymywane na zlaczu p-n.Odleglosc, na która rozciaga sie obszar zubozony, Jest okreslona glównie przez poczatkowe rezystyw¬ nosci materialów w poblizu zlacza p-n. Oznacza to, ze obszar zuibozony zlacza p-n rozciaga sie na wieksza odleglosc w materiale o stosunkowo mniej¬ szej rezystywnosci, przy danym napieciu. Ponadto, przy danym napieciu na zlaczu pnn, caly ladunek odychany po kazdej stronie zlacza p-tfi nie tylko musi byc taki sam, tzn. musi byc utrzymywana 5 równosc ladunku, lecz takze calkowity odpychany ladunek ma ustalona wielkosc. W wyniku tego, jezeli taka liczba wolnych nosników ladunku, któ¬ re maja byc odpychane, nie jest osiagana w pob¬ lizu zlacza, jak w materiale o stosunkowo duzej rezystywnosci, obszar zuibozony rozciaga sie od zla¬ cza az do chwili, gdy potrzebna liczba nosników zostanie odepchnieta. Ze wzgledu na to, ze za¬ konczenie powierzchniowe jest najslabszym punk¬ tem dowolnego zlacza p-n, jak omawiano to wy¬ zej, jest bardzo pozadane rozszerzenie obszaru zu¬ bozonego na wieksza odleglosc wzdluz powierzch¬ ni niz w objetosci materialu pólprzewodnikowego.Znane struktury przyrzadów dotyczyly glównie rozszerzenia obszaru zubozonego jedynie po jed¬ nej stronie zlacza p-n przy zakonczeniu powierzch¬ ni. Kontur krawedzi wedlug wynalazku umozliwia skuteczne rozszerzenie obszaru zubozonego po obu stronach zlacza pnn i dzieki temu powoduje zwiek¬ szenie wytrzymalosci przed jakimkolwiek ewen¬ tualnym napieciem przebicia pojawiajacym sie w objetosci maitorialU'. Tak wiec pnzymziad o staiktiu- nze wedlug wynalazku ma prawie idealna wartosc napiecia przebicia.W celu wyjasnienia dzialania przyrzadu 10, na fig. 2 sa pokazane przedluzona plaszczyzna 40 pierwszego plaskiego obszaru i krawedz 42 chwilo¬ wego obszaru zubozonego. Dla przejrzystosci, zwy¬ kle stosowane ukosne kreskowanie nie zostalo na fig. 2 pominiete. Jednakze w celu uzyskania oma¬ wianego konturu i przy obecnosci drugiego plaskie¬ go obszaru, obszar zubozony bedzie zawieral pierw¬ szy obszar 43, który jest zakropkowany w celu oznaczenia go. W tym przypadku obszar zubozony bedzie sie rozciagal na powierzchni jedynie na od¬ leglosc D, jak pokazano na fig. 2. Jednakze, jezeli pierwszy obszar 43 nie istnieje aktualnie, wolne nosniki ladunku przesuwajace sie przez obszar zu¬ bozony musza byc odpychane z innego miejsca, takiego jak drugi obszar 44, takze zakropkowane¬ go, w celu uitozyirnaniia równosci ladunków, jak to omawiano powyzej. W wymilkju tego powierzchnia przecinajajca obszar zubozony panzyrzajdlu 10 jest oddalona bardziej niz w konwencjonalnych przy- rziajdach przy danym napieciu.Wieksze rozdzielenie powoduje wystepowanie na nim zmniejszonego natezenia pola elektrycznego.Kionitur krawedzi wedlug wynalazku umozliwia wiec zmniejszenie prawdopodobienstwa wystapienia przebicia napieciowego powierzchniowego. W wy¬ niku tego w przypadku przyirzajdu 10 typu prostow¬ nikowego w jednym wykonaniu, gdy napiecie po¬ laryzacji w kierunku zaporowym jest dostarczone na pierwsza i druga elektrody 36 i 38, zlacze p-n 22 utrzymuje stosunkowo wyzsze napiecie anizeli konwencjonalny przyrzad bez niniejszego konturu krawedzi. Poza tym wytrzymalosc na napiecie przebicia przyrzadu 10 wedlug wynalazku zostaje zwiekszona dzieki pasywacji typu planarnego. Taka pasywacja typu planarnego jest osiagana dzieki ternu, ze pierwszy plaski obszar 30 przecina firag- 15 20 25 30 36 40 45 50 95 00113 861 ment 26 krawedzi zlacza p-n 22 w zasadzie prosto¬ padle.Dzieki konturowi krawedzi przyrzadu 10 wedlug wynalazku, który jest prostownikiem pólprzewod¬ nikowym, napiecie przebicia polaryzacji w kierun¬ ku zaporowymi jest sterowane dzieki efektowi pro¬ mieniowemu zamiast wlasnosci idealnego przebicia objetosciowego materialu pólprzewodnikowego pod¬ loza 12. Jest to najbardziej prawdopodobne, jezeli obszar materialu typu n posiada stosunkowo wiek¬ sza koncentracje nosników niz material podloza 12 w poblizu drugiej glównej powierzchni 16. Taki obszar, nie pokazany na fig. 1 i 2, zwykle wyste¬ puje w celu zapewnienia drugiej powierzchni pod¬ loza 12, która przewodzi do styku o malej rezy¬ stancji drugiej elektrody 18, Do podloza 12 posiadajacej nowy kontur krawe¬ dzi moga byc wprowadzone inne obszary o róz¬ nych typach przewodnictwa w celu utworzenia in¬ nych przyrzadów, takich jak tranzystor. Jeden taki przyrzad 46 jest pokazany na Hig. 3.Przyrzad 46 zaiwiera podloze 48 o poczatkowym przewodnictwie typu n, posiadajace pierwsza i dru¬ ga, glówne, przeciwlegle powierzchnie 50 i 52.Pierwszy obszar 54 o przewodnictwie typu p znajduje sie wewnatrz górnej czesci podloza 48.Pierwszy obszar 54 tworzy pierwsze zlacze p-n 56 z materialem podloza 48 w miejscu ich zetkniecia.Pierwsze zlacze p-n 56, podobnie jak pierwsze zlacze p-n 22 przyrzadu 10, posiada dolny fragment 58, boczny fragment 60 i promieniowy fragment 62.Podloze 48 ma krawedz 64 posiadajaca czesc, która ma kontur taki sam jak omawiany powyzej przyrzad 10. Krawedz 64 posiada warstwe 66 ma¬ terialu pasyiwujacego.Przyrzad 46, jak opisano do tego punktu, jest w zasadzie identyczny z przyrzadem 10. Przyrzad 46 zaiwiera ponadto drugi obszar 68 o przewodnictwie typu p+ wewnatrz pierwszego obszaru 5) i w po¬ blizu pierwszej glównej powierzchni 50. Koncen¬ tracja nosników powierzchniowych drugiego ob¬ szaru 66 jest korzystnie wieksza niz koncentracja pierwszego obszaru 54. Pierwszy i drugi obszary 54 i 68, moga byc razem rozwazane jako obszar bazy tranzystora.Wewnatrz drugiego obszaru 68 i w poblizu pierw¬ szej powierzchni 50 lezy co najmniej jeden trzeci obszar 70 o przewodnictwie typu n+. To znaczy, ze moze wystepowac wiele trzecich obszarów 70 wewnatrz drugiego obszaru 68. Trzeci obszar 70 tworzy drugie zlacze pnn 72 z drugim obszarem 68 w miejscu ich zetkniecia. Trzeci obszar 70 moze stanowic obszar emitera tranzystora.Czwarty obszar 74 o przewodnictwie typu n+ lezy w poblizu drugiej powierzchni 52 i rozciaga sie do obszaru podloza 48 typu n. Korzystnie jest, gdy czwarty obszar 74 ma koncentracje nosników wieksza od koncentracji materialu obszaru podlo¬ za 48. Material obszaru podloza 48 typu n~ i czwar¬ ty obszar 74 moga razem stanowic obszar kolekto¬ ra tranzystora.Korzystne jest, z przyczyn omówionych powyzej, gdy czesc 76 czwartego obszaru 74, która lezy w zasadzie równolegle wzgledem trzeciego obszaru 70, rozciaga sie dalej w obszarze podloza 48 niz pozo¬ staly czwarty obszar 74.Pierwsza, druga i trzecia elektrody 78, 80 i 82, stykaja sie odpowiednio z drugim obszarem 68, 9 trzecim obszarem 70 i czwartym obszarem 76.Przewodnosci i glebokosci róznych obszarów mo¬ ga zostac okreslone przy uzyciu technik znanych przy wytwarzaniu wysokonapieciowych przyrzadów o krótkim czasie przelaczania. Dla przykladu, w ni- 10 niejszym wykonaniu, obszar 70 trzeci czyli emite¬ ra, ma powierzchniowa koncentracje nosników rze¬ du okolo 1020 atomów/cm3 i glebokosc, która jest równa okolo 25'/t calkowitej grubosci, mierzac od pierwszej powierzchni 50 pierwszego obszaru 54. 15 Glebokosc pierwszego obszaru 54 jest rzedu 50 mi¬ krometrów. Drugi obszar 68 ma koncentracje po¬ wierzchniowa nosników rzedu ID11 atomówtan3 i rozciaga sie w pienwszyim obszarze 54 na okolo 15 mikrometrów. Pierwszy obszar 54 w tym wyko- 20 naniu w przypadku wykonania technika dyfuzji, ma koncentracje powierzchniowa nosników rzedu W5 atomówfcm3. Material podloza 48 poczatkowo ma srednia koncentracje nosników rzedu 1014 ato¬ mów/cm3 i po utworzeniu pierwszego obszaru 54 25 material majacy te koncentracje nosników ma gru¬ bosc okolo 715 mikrometrów. Czesc 76 czwartego obszaru 74 rozciagajaca sie w glab podloza 48 od drugiej powierzchni 52 ma grubosc okolo 50 mikro¬ metrów i ma korzystnie koncentracje powierzch- 30 niowa nosników rzedu okolo 5KIO1* atomów/cm3.Jak omawiano powyzej, drugi wzgledem po¬ wierzchni przecinajacej zakrzywiony czy promie¬ niowy fragment 58 pierwszego zlacza p-n 56 jest najbardziej podatny na niszczace dzialanie napie- 35 cia przebicia. W idealnym przypadku, jezeli zlacze p-n zostaje przebite w calej objetosci materialu pólprzewodnikowego, prad przebicia rozplywa sie w duzym obszarze zlacza p-n i w wyniku tego prad w dowolnym, danym punkcie ma mniejsza 40 gestosc i wystepuje niewielkie lub zadne uszko¬ dzenie przyrzadu. Jednakze, gdy wystapi przebicie w wyniku efektu promieniowego, prad zostaje sku¬ piony w punkcie przebicia i czesto powoduje ka¬ tastrofalne uszkodzenie przyrzadu w wyniku po- 45 wstania wysokich temperatur zwiazanych z duzy¬ mi gestosciami pradu, W przyrzadzie 46 struktura czwartego obszaru 74 przy zastosowaniu nowego konturu krawedzi, któ¬ ry zostal omówiony powyzej, w zasadzie w pelni 60 zapewnia, ze nie wystepuje przebicie napieciowe pierwszego zlacza p-n 56 przy lub w pobiizu ideal¬ nego napiecia przebicia objetosciowego. Struktura zapewnia ponadto, ze takie przebicie, jezeli w ogóle pojawia sie, wystepuje wzdluz dolnego fragmentu » 58 pierwszego zlacza p-n 56. Na fig. 4 jest przed¬ stawiony szereg ekwipotencjalnych linii X, Xi i X2 pola elektrycznego. Linie reprezentuja granice ob¬ szarów zubozonych zwiazanych z pierwszym zla¬ czem p-n 56 przy wzrastajacym napieciu polary- •o zacji w kierunku zaporowym, tzn. linia Xi repre¬ zentuje polozenie obszaru zubozonego przy napie¬ ciu polaryzacji w kierunku zaporowym wiekszym niz reprezentowane przez linie X. Podobnie linia Xj reprezentuje napiecie •polaryzacji w kierunku « zaporowym wieksze niz reprezentowane przez Xi.113 661 10 Z tego wzgledu, ze tylko czesc obszaru zubozonego rozciagajaca sie w kierunku obszaru kolektora od pierwszego zlacza pnn 56 jest przedmiotem naste¬ pujacej dyskusji, pozostala czesc obszaru zubozo¬ nego nie jest pokazana.Jak pokazano linia X, ksztalt obszaru zubozone¬ go, rozszerzonego wzdluz krawedzi 64 w zaleznosci od konturu krawedzd, zachowuje w zasadzie ksztalt podobny do zakrzywienia promieniowego fragmen¬ tu 62. Linia Xx reprezentuje promien zakrzywionej czesci obszaru zubozonego, który zgodnie z rozsze¬ rzeniem krawedziowym, jest stosunkowo mniej wyrazny niz pokazany linia X, lecz który niemniej nadal wystepuje.Lónia X2 pokazuje efekt, gdy obszar zubozony wedlug niniejszej struktury osiaga czwarty obszar 74. Linia X2 rozciaga sie na stosunkowo krótsza odleglosc w przedluzonej czesci 76 niz rozciaga sie ona w materiale podloza 48. Jezeli czwarty obszar 74 rozciaga sie w podlozu 48 w zasadzie plasko, tan. nie wystepuje przedluzana czesc 76, odleglosc dolnego fragmentu linii X2 od niego bedzie w za¬ sadzie równa wzdluz niego. Jednakze jak poka¬ zano, czesc linii X& oddalona od promieniowego fragmentu 62 pierwszego zlacza p-n 56 rozciaga sie na wieksza odleglosc od metalurgicznego zlacza 56 niz odleglosc jego dolnego fragmentu 50. W wy¬ niku tego, jak omówiono powyzej, natezenie pola elektrycznego zostaje stosunkowo zmniejszone wzdluz promieniowego fragmentu 62 w porówna¬ niu do natezenia pola elektrycznego wzdluz dolne¬ go fragmentu 58. Rozszerzenie obszaru zubozonego przy dalszym wzroscie napiecia polaryzacji w kie- runtou zaporowym zachodzi az do przebicia zlacza p-n, które dla okreslonego opisanego powyzej przy¬ rzadu zachodzi wzdluz dolnego fragmentu 58, tzn. w objetosci.Kontur krawedzi wedlug wynalazku, szczególnie w polaczeniu z opisana powyzej struktura czwar¬ tego obszaru 74, umozliwia maksymalne polepsze¬ nie charakterystyk dla przebicia napieciowego tranzystora w zasadzie niezaleznie od jego charak¬ terystyk pradowych i przelaczania. Koncentracja nosników i glebokosci wewnetrznych obszarów ta¬ kiego przyrzadu moga byc zaprojektowane odpo¬ wiednio glównie dla maksymalizacji obciazalnosci pradowej i szybkosci przelaczania przyrzadu. Dla przykladu, latwo moze zostac wytworzony tranzy¬ stor majacy wartosc znamionowa przebicia okolo l'5O0V, obciazalnosc pradowa okolo 5A przy czasie wylaczania rzedu okolo 1 mikrosekundy. Taki przy¬ rzad dzieki jego korzystnym charakterystykom jest szczególnie pozyteczny dla przykladu w zastosowa¬ niu jako tranzystor odchylania poziomego w odbior¬ niku telewizyjnym.Zastrzezenia patentowe 1. Przyrzad pólprzewodnikowy wysokonapiecio¬ wy zawierajacy podloze materialu pólprzewodniko¬ wego posiadajace pierwsza i druga, glówne prze¬ ciwlegle powierzchnie i krawedz lezaca pomiedzy nimi, przy czym podloze ma poczatkowo przewod¬ nictwo jednego typu, pierwszy obszar o drugim ty¬ pie przewodnictwa lezy wewnatrz podloza, przy czyim pierwszy obszar tworzy pierwsze zlacze p-n z materialem podloza w miejscu zetkniecia sie z nim, zlacze zawiera boczny fragment lezacy w za¬ sadzie prostopadle do pierwszej powierzchni, dolny 10 fragment lezacy w zasadzie równolegle do pierw¬ szej powierzchni i promieniowy fragment i dolny fragment, znamienny tym, ze krawedz (18) ma kontur, który zaczyna sie przy pierwszej po¬ wierzchni (14) w pierwszym obszarze (20) i biegnie 15 w kierunku drugiej powierzchni (16) do pierw¬ szego plaskiego obszaru (30), przy czym pierwszy plaski obszar (30) przecina boczny fragment (26) pierwszego zlacza p-n (22), kontur rozciaga sie od punktu lezacego w poblizu przeciecia pierwszego 20 plaskiego obszaru (30) z bocznym fragmentem (26) w kierunku drugiej powierzchni (16) do drugiego plaskiego obszaru (32). 2. Przyrzad wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze pierwszy i drugi plaskie obszary (30, 32) sa w za- 85 sadzie równolegle do pierwszej powierzchni (14). 3. Przyrzad wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze drugi plaski obszar (32) jest w zasadzie koplanarny wzgledem dolnego fragmentu (24). 4. Przyrzad wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze 30 zawiera warstwe (34) materialu pasywujacego na czesci konturu. 5. Przyrzad wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze pierwszy plaski obszar (30) przecina boczny frag¬ ment (26) w zasadzie prostopadle. 35 6. Przyrzad wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze zawiera drugi obszar wewnatrz pierwszego obsza¬ ru, majacy drugi typ przewodnictwa, przy czym drugii obszar lezy w poblizu pierwszej powierzchni, co najmniej jeden trzeci obszar wewnatrz drugie¬ go go obszaru, majacy pierwszy typ przewodnictwa, przy czym trzeci obszar lezy w poblizu pierwszej powierzchni i czwarty obszar w poblizu drugiej powierzchni, rozciagajacy sie w korpusie i majacy pierwszy typ przewodnictwa. *5 7. Przyrzad wedlug zastrz. 6, znamienny tym, ze drugi obszar ma stosunkowo wieksza koncentracje nosników powierzchniowych niz pierwszy obszar. 8. Przyrzad wedlug zastrz. 6, znamienny tym, ze czwarty obszar ma stosunkowo wieksza koncen- 50 tracje nosników niz podloze. 9. Przyrzad wedlug zastrz. 6, znamienny tym, ze czwarty obszar zawiera przedluzona czesc rozcia¬ gajaca sie stosunkowo dalej w podlozu niz pozo¬ stala czesc czwartego obszaru. » 10. Przyrzad wedlug zastrz. 9, znamienny tym, ze przedluzona czesc lezy w zasadzie prostopadle do trzeciego obszaru. 11. Przyrzad wedlug zastrz. 10, znamienny tym, ze trzeci obszar stanowi obszar emitera, pierwszy 60 i drugi obszary razem stanowia obszar bazy i czwarty obszar i material podloza stanowia obszar kolektora dla utworzenia tranzystora.113 661 78-^ 50 N* 70 80 74/ 52y 82^ 76^ Fig. J.B fc8 Drukarnia Narodowa, Zaklad Nr 6, zam. 38/82 Cena 45 zl PL PL PL

Claims (11)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Przyrzad pólprzewodnikowy wysokonapiecio¬ wy zawierajacy podloze materialu pólprzewodniko¬ wego posiadajace pierwsza i druga, glówne prze¬ ciwlegle powierzchnie i krawedz lezaca pomiedzy nimi, przy czym podloze ma poczatkowo przewod¬ nictwo jednego typu, pierwszy obszar o drugim ty¬ pie przewodnictwa lezy wewnatrz podloza, przy czyim pierwszy obszar tworzy pierwsze zlacze p-n z materialem podloza w miejscu zetkniecia sie z nim, zlacze zawiera boczny fragment lezacy w za¬ sadzie prostopadle do pierwszej powierzchni, dolny 10 fragment lezacy w zasadzie równolegle do pierw¬ szej powierzchni i promieniowy fragment i dolny fragment, znamienny tym, ze krawedz (18) ma kontur, który zaczyna sie przy pierwszej po¬ wierzchni (14) w pierwszym obszarze (20) i biegnie 15 w kierunku drugiej powierzchni (16) do pierw¬ szego plaskiego obszaru (30), przy czym pierwszy plaski obszar (30) przecina boczny fragment (26) pierwszego zlacza p-n (22), kontur rozciaga sie od punktu lezacego w poblizu przeciecia pierwszego 20 plaskiego obszaru (30) z bocznym fragmentem (26) w kierunku drugiej powierzchni (16) do drugiego plaskiego obszaru (32).
2. Przyrzad wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze pierwszy i drugi plaskie obszary (30, 32) sa w za- 85 sadzie równolegle do pierwszej powierzchni (14).
3. Przyrzad wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze drugi plaski obszar (32) jest w zasadzie koplanarny wzgledem dolnego fragmentu (24).
4. Przyrzad wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze 30 zawiera warstwe (34) materialu pasywujacego na czesci konturu.
5. Przyrzad wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze pierwszy plaski obszar (30) przecina boczny frag¬ ment (26) w zasadzie prostopadle. 35
6. Przyrzad wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze zawiera drugi obszar wewnatrz pierwszego obsza¬ ru, majacy drugi typ przewodnictwa, przy czym drugii obszar lezy w poblizu pierwszej powierzchni, co najmniej jeden trzeci obszar wewnatrz drugie¬ go go obszaru, majacy pierwszy typ przewodnictwa, przy czym trzeci obszar lezy w poblizu pierwszej powierzchni i czwarty obszar w poblizu drugiej powierzchni, rozciagajacy sie w korpusie i majacy pierwszy typ przewodnictwa. *5
7. Przyrzad wedlug zastrz. 6, znamienny tym, ze drugi obszar ma stosunkowo wieksza koncentracje nosników powierzchniowych niz pierwszy obszar.
8. Przyrzad wedlug zastrz. 6, znamienny tym, ze czwarty obszar ma stosunkowo wieksza koncen- 50 tracje nosników niz podloze.
9. Przyrzad wedlug zastrz. 6, znamienny tym, ze czwarty obszar zawiera przedluzona czesc rozcia¬ gajaca sie stosunkowo dalej w podlozu niz pozo¬ stala czesc czwartego obszaru. 10. »
10. Przyrzad wedlug zastrz. 9, znamienny tym, ze przedluzona czesc lezy w zasadzie prostopadle do trzeciego obszaru.
11. Przyrzad wedlug zastrz. 10, znamienny tym, ze trzeci obszar stanowi obszar emitera, pierwszy 60 i drugi obszary razem stanowia obszar bazy i czwarty obszar i material podloza stanowia obszar kolektora dla utworzenia tranzystora.113 661 78-^ 50 N* 70 80 74/ 52y 82^ 76^ Fig. J. B fc8 Drukarnia Narodowa, Zaklad Nr 6, zam. 38/82 Cena 45 zl PL PL PL
PL1977200347A 1976-08-24 1977-08-18 High voltage semi-conductor instrument PL113661B1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US05/717,335 US4047196A (en) 1976-08-24 1976-08-24 High voltage semiconductor device having a novel edge contour

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL200347A1 PL200347A1 (pl) 1978-04-24
PL113661B1 true PL113661B1 (en) 1980-12-31

Family

ID=24881597

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL1977200347A PL113661B1 (en) 1976-08-24 1977-08-18 High voltage semi-conductor instrument

Country Status (10)

Country Link
US (1) US4047196A (pl)
JP (1) JPS5327370A (pl)
AU (1) AU502694B2 (pl)
BR (1) BR7705488A (pl)
DE (1) DE2736342A1 (pl)
FR (1) FR2363196A1 (pl)
GB (1) GB1548796A (pl)
NL (1) NL7709281A (pl)
PL (1) PL113661B1 (pl)
SE (1) SE7708723L (pl)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4329707A (en) * 1978-09-15 1982-05-11 Westinghouse Electric Corp. Glass-sealed power thyristor
US4255757A (en) * 1978-12-05 1981-03-10 International Rectifier Corporation High reverse voltage semiconductor device with fast recovery time with central depression
JPS58173249U (ja) * 1982-05-12 1983-11-19 日本電気株式会社 高圧ダイオ−ド
GB2176338A (en) * 1985-06-06 1986-12-17 Marconi Electronic Devices Edge contouring in a semiconductor device
US4740477A (en) * 1985-10-04 1988-04-26 General Instrument Corporation Method for fabricating a rectifying P-N junction having improved breakdown voltage characteristics
US5166769A (en) * 1988-07-18 1992-11-24 General Instrument Corporation Passitvated mesa semiconductor and method for making same
JP3203192B2 (ja) * 1996-10-16 2001-08-27 三洋電機株式会社 半導体装置およびその製造方法
US5930660A (en) * 1997-10-17 1999-07-27 General Semiconductor, Inc. Method for fabricating diode with improved reverse energy characteristics
US6600204B2 (en) * 2001-07-11 2003-07-29 General Semiconductor, Inc. Low-voltage punch-through bi-directional transient-voltage suppression devices having surface breakdown protection and methods of making the same
US7199031B2 (en) * 2002-01-15 2007-04-03 Robert Bosch Gmbh Semiconductor system having a pn transition and method for manufacturing a semiconductor system
US20110084332A1 (en) * 2009-10-08 2011-04-14 Vishay General Semiconductor, Llc. Trench termination structure
JP6107430B2 (ja) * 2012-06-08 2017-04-05 豊田合成株式会社 半導体装置
DE102016124669B3 (de) * 2016-12-16 2018-05-17 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Thyristoren mit einem jeweiligen Halbleiterkörper
DE102018113573B4 (de) * 2018-06-07 2022-11-03 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Patentabteilung Diode mit einem Halbleiterkörper
FR3107988B1 (fr) * 2020-03-05 2023-11-10 St Microelectronics Tours Sas Formation d'un thyristor, triac ou diode de suppression de tensions transitoires

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3241010A (en) * 1962-03-23 1966-03-15 Texas Instruments Inc Semiconductor junction passivation
US3320496A (en) * 1963-11-26 1967-05-16 Int Rectifier Corp High voltage semiconductor device
US3514346A (en) * 1965-08-02 1970-05-26 Gen Electric Semiconductive devices having asymmetrically conductive junction
US3553539A (en) * 1967-11-22 1971-01-05 Matsushita Electronics Corp Microwave-oscillating device and the method of making same
US3535774A (en) * 1968-07-09 1970-10-27 Rca Corp Method of fabricating semiconductor devices
US3755720A (en) * 1972-09-25 1973-08-28 Rca Corp Glass encapsulated semiconductor device
JPS5218070B2 (pl) * 1972-10-04 1977-05-19
US3972113A (en) * 1973-05-14 1976-08-03 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Process of producing semiconductor devices
JPS5334624B2 (pl) * 1973-06-27 1978-09-21

Also Published As

Publication number Publication date
US4047196A (en) 1977-09-06
BR7705488A (pt) 1978-06-06
DE2736342A1 (de) 1978-03-02
FR2363196A1 (fr) 1978-03-24
GB1548796A (en) 1979-07-18
AU502694B2 (en) 1979-08-02
PL200347A1 (pl) 1978-04-24
AU2801477A (en) 1979-02-22
SE7708723L (sv) 1978-02-25
JPS5327370A (en) 1978-03-14
NL7709281A (nl) 1978-02-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA1085060A (en) Semiconductor devices having a rectifying metal-to- semiconductor junction
PL113661B1 (en) High voltage semi-conductor instrument
JP2667477B2 (ja) ショットキーバリアダイオード
US10840384B2 (en) Schottky barrier diode and electronic circuit provided with same
US7994033B2 (en) Semiconductor apparatus and manufacturing method thereof
US20040173801A1 (en) Schottky diode having overcurrent protection and low reverse current
EP0165644B1 (en) Semiconductor device having an increased breakdown voltage
US20150200268A1 (en) Method of fabricating a gallium nitride merged p-i-n schottky (mps) diode by regrowth and etch back
CN103996700A (zh) 包括注入区的超级结半导体器件
CA1145064A (en) Thyristor
US10056501B2 (en) Power diode with improved reverse-recovery immunity
US11715766B2 (en) Stacked high barrier III-V power semiconductor diode
GB2592032A (en) Trench planar MOS cell for transistors
US5111254A (en) Floating gate array transistors
US5323041A (en) High-breakdown-voltage semiconductor element
KR20070048753A (ko) 서지 보호용 반도체 장치
US7071503B2 (en) Semiconductor structure with a switch element and an edge element
CN112201685B (zh) 一种超级结器件及电介质组合终端
US11676995B2 (en) Semiconductor device
JPH05136015A (ja) 半導体装置
JPH1126780A (ja) pn接合を含む半導体装置
CN108987486A (zh) 一种功率二极管及其制作方法
CN216054719U (zh) 半导体结构
US20240097046A1 (en) Mps diode having a non-uniformly doped region and method for manufacturing the same
CN112563317B (zh) 氮化镓功率器件及其制造方法