PL57116B1 - - Google Patents

Description

Przedmiotem niniejszego wynalazku jest sposób wytwarzania emiterowych boczników oporowych w przyrzadzie pólprzewodnikowym zawierajacym co najmniej cztery wanstwy przemiennego typu przewodnosci.W pólprzewodnikowym przyrzadzie komutacyj¬ nym zawierajacym co najmniej cztery warstwy o przemiennej przewodnosci, dazy sie do uzyska¬ nia jak najwiekszej mozliwej stalosci elektrycz¬ nych charakterystyk, w calym zakresie dopusz¬ czalnych temperatur roboczych. Przede wszystkim unika sie w przyrzadzie komutacyjnym bezpo¬ sredniego spadku napiecia (jakie moze znosic przyrzad bez komutowania) zwlaszcza przy braku jakiegokolwiek pradu sterowania.Dzialanie przyrzadu komutacyjnego z cztere¬ ma warstwami, np. przedstawionego na fig. la wyjasnia przyrzad wykonany zgodnie z fig. Ib, skladajacy sie z tranzystora PNP i z tranzystora NPN, przy czym baza tranzystora NPN stanowi kolektor tranzystora PNP, natomiast kolektor tran¬ zystora NPN stanowi baze tranzystora PNP, w ten sposób wystepuje przewodzenie z jednego tranzys¬ tora do drugiego.Oznaczajac przez ^ i L2 wzmocnienia pradowe tranzystorów, komutacje przyrzadów uzyskuje sie, gdy suma wzmocnien pradowych L1+L2=l.Utrzymanie w stanie nagrzania charakterystyk uzyskanych na zimno, zwlaszcza napiecia przy sta¬ nie niekomutowania i czulosci sterowania, uwa¬ runkowane jest suma wzmocnien pradowych tranzystorów na goraco, w odniesieniu do pradów uplywowych tranzystorów przy stanie nagrza¬ nym. 5 W celu uzyskania tego wyniku, mozna odksztal¬ cac krzywe (lub jedna z nich) wzmocnien prado¬ wych Li i L2 tranzystorów w funkcji przeplywaja¬ cego pradu przez przyrzad w strefie slabych pra¬ dów, w celu opózniania wzrostu wzmocnienia w 10 funkcji pradu. Wynik ten mozna uzyskac w pól¬ przewodniku tworzac najkorzystniejsza droge przeplywu pradu, to znaczy, ze przeplywajacy przez przyrzad prad nie bedzie przeplywal przez emiter tranzystora NPN, dopóki prad nie osiagnie 15 pewnej wartosci; w ten sposób opóznia sie wzrost wzmocnienia Lx tranzystora NPN w funkcji pradu, a tym samym sume wzmocnien Li^L2 obu tran¬ zystorów NPN i PNP.Najkorzystniejsza droge przeplywu pradu reali- 20 zuje sie przy uzyciu emiterowego. bocznika oporo¬ wego tranzystora NPN, przy czym w sposób na¬ turalny droga ta przestaje spelniac swa role od okreslonej wartosci natezenia, to znaczy, gdy wy¬ twarzane przeplywem pradu wzdluz zlacza emi- 25 ter-baza tranzystora NPN napiecie, osiagnie dosta¬ teczna wartosc aby nastapilo przewodzenie w kie¬ runku emitera.Powyzszy sposób moze nastreczac pewne trud¬ nosci, jezeli powierzchnia bocznika oporowego zlo- 30 kalizowana jest w jednym miejscu, przy czym po- 571163 wierzchnia ta jest duza, w stosunku do powierzch¬ ni emitera tranzystora NPN. W tym przypadku moze sie wytworzyc pradowe zjawisko warstwy granicznej w zlaczu emiter-baza tranzystora NPN, co znacznie ogranicza czynna powierzchnie zlacza, a zatem lokalizuje prad na malej jego powierzch¬ ni. Jak wynika z powyzszego, ograniczenie czyn¬ nej powierzchni moze ogromnie szkodzic na wlas¬ ciwe dzialanie przyrzadu, a zatem przeciwstawic sie wytyczonemu zadaniu. Dlatego tez na ogól, nie wykonuje sie jednego bocznika oporowego o znacz¬ nej powierzchni lecz pewna ich ilosc o mniejszych pcpfierzchniach, rozlozonych w calej strefie emi- ' tera tranzystora NPN.Zadaniem wynalazku jest opracowanie sposobu wytwarzania emiterowych boczników oporowych, rozlozonych w calej strefie emitera tranzystora NPN.Zadanie to w sposobie wedlug wynalazku reali¬ zuje sie tak, ze przynajmniej w jednej z dwóch zewnetrznych warstw przyrzadu tworzy sie co najmniej jedna czesc wydrazona o glebokosci mniejszej niz grubosc warstwy na której dokonu¬ je sie dyfuzji domieszek o przewodnosci przeciw¬ nej do przewodnosci warstwy. W ten sposób w strefach, zawartych pomiedzy dnem wydrazonych czesci i dolna warstwa, przemienia sie rodzaj przewodnosci, przy czym strefy uzyskuja wtedy przewodmosc taka sama jak przewodnosc dolnej warstwy.Wykonanie wydrazonej czesci mozna dokonac znanymi sposobami, np. trawieniem chemicznym lub wierceniem mechanicznym. Mozna regulowac glebokosc wydrazonych czesci i/lub warunki dy¬ fuzji domieszek w celu zmiany opornosci strefy zawartej pomiedzy dnem czesci wydrazonych a dolna warstwa. Te wydrazone czesci moga byc wykonane w ksztalcie walca i sa nazwane dalej studzienkami, przy czym ich rozmieszczenie, prze¬ krój jak i ich ilosc, moga byc dowolne. Poza tym wydrazenia moga byc wykonane jako rowki o do¬ wolnym ksztalcie, np. prostoliniowe lub kolowe.Wreszcie naklada sie powloke przewodzaca na warstwe zewnetrzna przyrzadu, na scianki i dno czesci wydrazonych.Przyrzad moze ewentualnie zawierac, w zew¬ netrznej warstwie, co najmniej jedna wydrazona czesc — studzienke siegajaca do dolnej warstwy, w celu umozliwienia przyrzadowi komutacji przy pomocy sygnalu swietlnego lub elektrycznego.Studzienki te wykonuje sie lub nie, równoczesnie w wydrazonych czesciach przewidzianych dla bocz¬ ników oporowych, przy czym studzienki otrzymu¬ ja lub nie, wyzej wymienione domieszkowanie i nie powleka sie ich powloka przewodzaca, gdyz sluza one do sterowania przyrzadu.Fig. 2—8 przedstawiaja, tytulem przykladu, przyrzad pólprzewodnikowy wykonany zgodnie z wyzej wymienionym sposobem wedlug twynalaz¬ ku w kolejnych procesach.Fig. 2 przedstawia przyrzad pólprzewodnikowy czterowarstwowy 1, 2, 3, 4 z odpowiednimi prze- wodnosciami N, P, N, P.Fig. 3 przedstawia ten sam przyrzad po zasto¬ sowaniu na niektórych czesciach górnej warstwy 57116 4 1, powloki ochronnej 5, przy czym calkowita po¬ wierzchnia zespolu czesci przyrzadu nie pokrytych jest mniejsza od powierzchni czesci pokrytych.Pokrycie to mozna dokonac w sposób dowolny, 5 np. znanym sposobem w technice pólprzewodni¬ kowej, polegajacym na nalozeniu w górnej stre¬ fie 1 równomiernej warstwy masy swiatloczulej.Nastepnie na te warstwe naklada sie nieprzezro¬ czysta ramke na czesciach do zamaskowania, po 0 czym tak przygotowany zestaw napromieniowuje sie; dalej naklada sie na strefe 1 produkt, który zgodnie z powszechnie stosowanym procesem tra¬ wi warstwe swiatloczula w naswietlonych czes¬ ciach, jak równiez w czesciach warstwy 1 bez- 5 posrednio pó nich lezacych, jak pokazano na fig. 4.W ten sposób wytwarza sie w warstwie 1 wydra¬ zone czesci 6, & (fig. 4), przy czym trawienie prze¬ rywa sie z chwila uzyskania zadanej glebokosci (mniejszej niz glebokosc warstwy 1, tak aby nie 0 osiagnac warstwy 2) stosujac odpowiednie pluka¬ nie. Wreszcie przy pomocy rozpuszczalnika usuwa sie nie naswietlona warstwe swiatloczula (fig. 5) i w znany sposób poddaje sie przyrzad plukaniu.Glebokosc nadana wydrazonym czesciom 6, 6* ,. zalezy od zamierzanych charakterystyk nadanych pólprzewodnikom. Na warstwe 1 dyfunduje sie domieszki o przewodnosci przeciwnej do przewod¬ nosci warstwy 1, to znaczy typu P. Poniewaz za¬ geszczenie domieszek powierzchniowych typu N jest duze w warstwie 1, lecz slabe na dnie wydra¬ zonych czesci, to dyfuzja domieszek rodzaju P nie przemienia typu przewodnosci na powierzchni warstwy 1, natomiast przemienia typ przewodnos¬ ci w strefach zawartych pomiedzy dnem wydra¬ zonych czesci a warstwa 2, przy czym strefy uzys- 5 kuja te sama przewodnosc co warstwa 2, lecz ich zageszczenie w domieszkach typu P moze byc jednak inne. W ten sposób w warstwie 1 uzyskuje sie wystepy 7, T warstwy 2 (fig. 6).Dalej naklada sie powloke przewodzaca 8 na calej powierzchni górnej elementu pólprzewodni¬ kowego, to znaczy zarówno na czesci trawionej warstwy 1 jak na sciankach i dnach wydrazonych czesci 6, 6' uksztaltowane w tej warstwie a zatem na powierzchni wystepów 7, 7' warstwy 2 na dnie tych wydrazonych czesci (fig. 7).Przyrzad zawiera w warstwie 1 studzienke otwarta przy styku warstwy 2 w celu wykonania polaczenia 9 z ta ostatnia warstwa (fig. 8) np. do sterowania komutacji przyrzadu. Studzienka moze byc wykonana jednoczesnie z wydrazona czescia 6, 6' i moze uzyskac lub nie dyfuzje domieszek typu P. Jednak w zadnym przypadku studzienki nie powleka sie powloka przewodzaca 8. Tak przy¬ gotowany przyrzad pólprzewodnikowy zawiera wiec przejscia oporowe najkorzystniejsze dla pra¬ du, przy czym przejscia zestawione sa z wystepów warstwy 2 w warstwie 1. Poza tym wystepy sty¬ kaja sie z powloka laczeniowa 8 i odgrywaja role boczników oporowych dla warstwy 1.Póki prad przeplywajacy przez przyrzad pól¬ przewodnika jest slaby, poty wystepy oporowe warstwy 2 przedstawiaja najkorzystniejsze przej¬ scia. Wyzej wymieniony prad przeplywa wzdluz s zlacza P-N warstw 1 i 2, az powstale napiecie57116 wzdluz zlacza wywola przewodzenie, co spowodu¬ je komutacje przyrzadu pólprzewodnikowego.Sposób wedlug wynalazku umozliwia równiez doborem glebokosci trawienia i/lub doborem wa¬ runków dyfuzji domieszek P, zmieniac opornosci bocznika oporowego zestawionego z wystepów 7, 7' warstwy 2 w warstwie 1.Wedlug innej cechy znamiennej niniejszego wy¬ nalazku, wytwarza sie przyrzady pólprzewodni¬ kowe co najmniej czterowarstwowe zawierajace emiterowe oporowe boczniki, w nastepujacy spo¬ sób: na co najmniej jednej z dwóch zewnetrznych warstw przyrzadu pólprzewodnikowego zestawio¬ nego z co najmniej trzech warstw przemiennego rodzaju przewodnosci, wytwarza sie wydrazone czesci, przy czym ich glebokosc jest mniejsza od grubosci wyzej wymienionej warstwy, w celu wy¬ konania wystepów pomiedzy wydrazonymi czes¬ ciami, po czym na calej zewnetrznej powierzchni tak wydrazonej, dyfunduje sie domieszki o prze¬ wodnosci przeciwnej do tej, która ma wyzej wy¬ mieniona warstwa, w celu uksztaltowania na tej warstwie, oraz w miejscach wydrazonych czesci, dodatkowej warstwy okreslonej grubosci.Powierzchniowe zageszczenie nosników tej warstwy zewnetrznej jest bardzo duze i maleje w miare oddalania sie od powierzchni, czyli slab¬ sza jest na dnie wydrazonych czesci, niz na po¬ wierzchni wystepów. W ten sposób dyfuzja do¬ mieszek o przeciwnej przewodnosci do przewod¬ nosci wyzej wymienionej warstwy zewnetrznej nie przemienia rodzaju przewodnosci wystepów, lecz przeciwnie, przemienia tylko czesciowo rodzaj przewodnosci zewnetrznej warstwy strefy zawar¬ tej pomiedzy dnem wydrazonej czesci a dolna warstwa bezposrednio przylegajaca.Wreszcie naklada sie powloke przewodzaca na zestaw wyzej wymienionej warstwy dodatkowej i na wystepy. Zewnetrzna strefa poczatkowa styka sie z powloka przewodzaca tylko na jej wystepach Po przylozeniu napiecia do zacisków przyrzadu, wyzej wymienione wystepy przedstawiaja najko¬ rzystniejsza droge pradowa, a zatem odgrywaja role boczników oporowych tej czwartej warstwy uzyskanej na drodze rozproszenia. Wartosc tych boczników oporowych reguluje sie wielkoscia wystepów i warunkami dyfuzji.Czesci wystajace moga byc od siebie oddzielone i posiadac dowolny przekrój, przy czym ich ilosc moze byc dowolna jak równiez dowolne moze byc ich rozmieszczenie w powierzchni przyrzadu pól¬ przewodnikowego* Poza tym wyzej wymienione wystepujace czesci moga ,byc w ksztalcie ciag¬ lych wystepów o dowolnym ksztalcie, np. prosto¬ liniowym lub pierscieniowym.Wedlug odmiany sposobu zgodnego z wynalaz¬ kiem, przewodzaca powloka moze nie byc nalozo¬ na przynajmniej na jednej z wystajacych czesci, w celu dokonania polaczenia z ta czescia, na przy¬ klad dla sterowania komutacja przyrzadu przy pomocy sygnalu swietlnego lub elektrycznego.Fig. 9—15 przedstawiaja tytulem przykladu przyrzad pólprzewodnikowy wedlug odmiany spo¬ sobu jak w wynalazku, w poszczególnych etapach procesu.Fig. 9 przedstawia znany przyrzad pólprzewod¬ nikowy z trzema warstwami 11, 12, 13 odpowied¬ nich rodzajów przewodnosci P, N, P.Fig. 10 przedstawia przyrzad ten po nalozeniu 5 na niektórych czesciach górnej warstwy 11 ochron¬ nych warstw 15, 15' z materialu odpornego na roztwór trawieniowy na przyklad chemiczny lub elektrolityczny, przy czym calkowita powierzch¬ nia czesci zaslonietych bedzie mniejsza od po- io wierzchni nie zaslonietych.W ten sposób trawi sie warstwe 11 w celu wyv twarzania w strefach niezaslonietych, wydrazo¬ nych czesci 16, 16\ 16" (fig. 11), które w zadnym przypadku nie osiagna warstwy 12 lecz zbliza sie 15 do niej w okreslonej odleglosci. Produkt zaslania¬ jacy zdejmuje sie i plucze przyrzad pólprzewod¬ nikowy (fig. 12).Nastepnie dyfunduje sie na warstwie 11 zanie¬ czyszczenia o przewodnosci przeciwnej do rodzaju 20 przewodnosci wyzej wymienionej warstwy, to zna¬ czy typu N. Poniewaz na powierzchni warstwy 11 gestosc domieszek typu P bedzie duza, przeto dy¬ fuzja domieszek nie przemienia przewodnosci na powierzchni warstwy 11. Natomiast na dnie wy- 25 drazonych czesci warstwy 11, gestosc domieszek rodzaju P jest slabsze, niz na powierzchni tej warstwy, przy czym dyfuzja domieszek typu N przemienia rodzaj przewodnosci tylko do pewnej glebokosci wydrazen warstwy 11 nie osiagajac 30 warstwy 12. W ten sposób wytwarza sie w przy¬ rzadzie pólprzewodnikowym czwarta warstwe 14 typu N, na fig 13 i zestawiona z czesci 18, 18', 18" rozdzielonych czesciami 17, 17'.Wreszcie naklada sie przewodzaca powloke 19 35 na calej powierzchni warstwy 14 swiezo uksztalto¬ wanej oraz na czesciach wystajacych 17, 17' (fig. 14). Mozna jednak nie nakladac tej przewo¬ dzacej powloki na jednej lub kilku wystepach warstwy 11 w celu dokonania polaczenia 20 (fig. 40 15) z wyzej wymieniona warstwa.Jak widac, odmiana sposobu wedlug wynalazku uzyskuje sie wystepy warstwy 11 w warstwie 14, przy czym wystepy te stanowia najkorzystniejsza droge dla pradu przeplywajacego przez przyrzad 45 i odgrywaja role boczników oporowych dla wars¬ twy 14. Póki prad przeplywajacy przez przyrzad jest maly, poty wystepy warstwy 11 stanowia najkorzystniejsza droge dla pradu, przy czym prad przeplywa wzdluz zlacza P-N zestawionego 50 z warstw 11 i 14, az wzrost napiecia wzdluz zlacza spowoduje przewodzenie, a zatem i komutacje przyrzadu.Sposób wedlug wynalazku znajduje zastosowa¬ nie w przyrzadach pólprzewodnikowych typu 55 PNPN lub NPNP uzyskanych z jednego lub kilku materialów pólprzewodnikowych.Sposób wedlug wynalazku mozna równiez ko¬ rzystnie zastosowac przy wytwarzaniu przyrza¬ dów pólprzewodnikowych symetrycznych-piecio- fio warstwowych, posiadajacych te same charakterys¬ tyki komutacyjne, niezaleznie od kierunku pola¬ ryzacji.W tym celu stosuje sie glówny sposób wedlug wynalazku do obu skrajnych powierzchni przy- 65 rzadu pólprzewodnikowego pieciowarstwowego,57116 lub odmiane tego sposobu dla obu skrajnych po¬ wierzchni przyrzadu pólprzewodnikowego tró|- warstwowego. PL

Claims (1)

Zastrzezenia patentowe 1. Sposób wytwarzania emiterowyeh boczników oporowych w przyrzadzie pólprzewodnikowym przy czym przyrzad zawiera pierwsza i druga warstwe o przeciwnym rodzaju przewodnosci, znamienny tym, ze w pierwszej kolejnosci w po¬ wierzchni pierwszej warstwy wytwarza sie wy¬ drazone czesci, przy czym glebokosc ich jest mniejsza od grubosci warstwy i oddzielone sa one czesciami wystajacymi, a w drugiej kolej¬ nosci, na calkowitej powierzchni pierwszej warstwy dyfunduje sie domieszki o przewod¬ nosci przeciwnej do przewodnosci pierwszej warstwy, przy czym przemienia sie rodzaj przewodnosci wydrazonych czesci pierwszej warstwy, a w trzeciej kolejnosci, naklada sie powloke przewodzaca na powierzchni pierwszej warstwy, przy czym uzyskuje sie bocznik po¬ miedzy strefami pierwszej warstwy których przewodnosc zostala przemieniona na skutek rozproszenia zanieczyszczen i pozostalymi stre¬ fami pierwszej warstwy, których rodzaj prze¬ wodnosci nie zmienil sie. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze 10 15 5. 20 8 dyfuzje domieszek dokonuje sie w taki sposób, aby przemiana przewodnosci dokonala sie po¬ wierzchniowo w dnie wydrazonych czesci. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze dyfuzje domieszek dokonuje sie w taki sposób, aby przemienic rodzaj przewodnosci w calej objetosci pólprzewodnika zawartej pomiedzy dnem wydrazonych czesci i przeciwstawna po¬ wierzchnia pierwszej warstwy. Sposób wedlug zastrz. 1 i 2, znamienny tym, ze wytwarza sie wydrazona czesc na powierzch¬ ni calkowitej wiekszej niz na pozostalych czes¬ ciach wystajacych. Odmiana sposobu wedlug zastrz. 1 i 3, zna¬ mienny tym, ze wytwarza sie wydrazona czesc na powierzchni calkowitej mniejszej od po¬ wierzchni pozostalych czesci wystajacych. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze wydrazonym czesciom nadaje sie ksztalt zlob¬ ka Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze wydrazone czesci wykonane sa w postaci pew¬ nej liczby oddzielnych studzienek. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze wystajace czesci posiadaja ksztalt pierscienio¬ wy. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze wydrazone czesci maja ksztalt pierscieniowy. _ fig.la Fig.lb Fig.2 Jl Jl pT2 3 i^izoió Fig.3 fig.9 1 P~ N- 1 P- fig.10 , N- I P- s 11 12 13 fig.13 18^ 18\ 18" 12- 13/t fig.14 fig.tl 16-\17 16' Lub. Zakl. Graf. Zam. 136.

1.11:69. 290 PL