RO115474B1 - Procedeu de obtinere a diodelor limitatoare de tensiune - Google Patents

Description

Procedeul de obținere a diodelor limitatoare de tensiune permite obținerea de diode de putere, cu siliciu, în tehnologie planară și care funcționează în regim de avalanșă, utilizabile ca diode supresoare, în circuite de protecție sau ca diode zener de tensiuni relativ joase și curenți mari.

Procedeele cunoscute până acum folosesc străpungerea plană (de volum) a unei joncțiuni p-n, utilizând tehnici relativ complicate pentru evitarea străpungerilor pe conturul joncțiunii, cum ar fi:

- realizare suplimentară, în exteriorul joncțiunii, a unui inel de gardă difuzat cu tensiune de străpungere mai mare decât cea a joncțiunii plane;

- rodarea sau corodarea marginilor structurii semiconductoare, în vederea reducerii intensității câmpului electric la marginea joncțiunii față de zona centrală.

Dezavantajele acestor procedee constau în faptul că ele au o tehnologie complicată și pretențioasă, iar efectul de localizare a străpungerii joncțiunii, în zona plană, poate fi anulat la densități mari de curent, datorită unor efecte termo-electrice, astfel încât tensiunea zonei centrale (aflată în avalanșă) poate depăși tensiunea garantată de terminație, cu eventuala consecință a distrugerii acesteia.

Problema tehnică, pe care o rezolvă invenția, constă în controlul intrării în regim de funcționare în avalanșă a joncțiunii planare, terminația joncțiunii fiind protejată în orice condiții de lucru.

Procedeul conform invenției înlătură dezavantajele menționate, prin aceea că joncțiunea p-n se realizează printr-o singură difuzie planară, astfel încât tensiunea de străpungere datorată curburii joncțiunii să fie suficient de apropiată de tensiunea de străpungere de volum din zona centrală, iar contactarea zonei difuzate se face relativ departe de marginile ferestrei de difuzie, în scopul creării unei rezistențe laterale prin stratul difuzat, rezistență care se va adăuga la rezistența de sarcină spațială, în momentul trecerii prin acestea a unui curent de străpungere pe contur, determinându-se limitarea curentului prin zona de curbură și apariția unei căderi de tensiune, care va forța joncțiunea să atingă tensiunea de străpungere prin avalanșă de volum.

Procedeul conform invenției prezintă următoarele avantaje:

- procesul tehnologic este foarte simplu;

- datorită rezistenței Rc, funcționarea diodei în regim de avalanșă are un efect redus asupra curentului prin conturul joncțiunii, deoarece avalanșa de volum oferă o rezistență serie mult mai mică;

- curentul de la care începe avalanșa de volum, Icm, poate fi mult redus prin mărirea rezistenței laterale Rd, alegând corespunzător rezistivitatea stratului difuzat și distanța dintre ferestrele de difuzie și metalizare;

- se pot folosi atât plachete epitaxiate, cât și neepitaxiate, avantajul plachetelor epitaxiate fiind acela că prezintă rezistență serie mică, nu intervin striațiile de rezistivitate, deci străpungerea este mai uniformă atât pe contur, cât și în volum.

Se dă, în continuare, un exemplu de realizare a invenției în legătură cu figura care reprezintă o secțiune printr-o astfel de structură semiconductoare, alături de caracteristica de străpungere în avalanșă a unei astfel de diode.

Pe un substrat de siliciu 1, puternic dopat (n+), se crește un strat epitaxial 2 de tip n, care se acoperă cu un strat de oxid 3 și în care, printr-o fereastră, se realizează o difuzie 4 de tip p, astfel încât joncțiunea p-n să se străpungă, pe contur, la o tensiune

Vbrc cât mai apropiată de tensiunea de avalanșă de volum Vbrv. Printr-un nou proces

RO 115474 Bl de oxidare și fotogravură, se realizează o nouă fereastră, mai mică, în oxid, astfel încât un strat metalic 5 depus în vid și fotogravat contactează stratul difuzat 4 la o distanță relativ mare de marginile ferestrei inițiale de difuzie. Din distanța dintre marginile celor două ferestre în oxidul 3 și din rezistivitatea stratului difuzat 4 rezultă o rezistență 50 laterală Rd care se adaugă la o rezistență de sarcină spațială Rs corespunzătoare zonei de străpungere pe contur. Considerând o rezistență totală

Rc-Rd+Rs, curentul, care trece prin zona de curbură, atinge o valoare maximă Icm atunci, când intră în avalanșă zona plană a joncțiunii p-n, moment în care este îndeplinită relația 55

Icm *Rc=Vbrv-Vbrc

La valoarea Icm a acestui curent, căderea de tensiune pe rezistența Rc egalează diferența dintre tensiunile de străpungere de volum și cea de contur, declanșându-se astfel străpungerea în avalanșă, în zona plană a joncțiunii, care va prelua excesul de curent și va limita tensiunea pe diodă. 60

Claims (1)

1. Procedeu de obținere a diodelor limitatoare de tensiune, care este utilizabil în fabricarea de diode supresoare, pentru circuite de protecție sau de diode zener de 65 curenți mari și tensiuni relativ joase, caracterizat prin aceea că, în scopul obținerii de diode planare de înaltă performanță, în regim de avalanșă, într-o plachetă de siliciu (1) oxidată și fotogravată, se difuzează o joncțiune planară p-n cu o tensiune de străpungere pe contur (Vbrc) cât mai apropiată de o tensiune de străpungere de volum (Vbrv), peste care se suprapune o metalizare (5) ce contactează un strat difuzat (4) la o distanță 70 relativ mare de marginea ferestrei de difuzie, rezultând astfel, între metal și marginea structurii, o rezistență serie (Rd) formată din porțiunea periferică, necontactată, a difuziei, care, împreună cu o rezistență de sarcină spațială (Rs) a zonei de străpungere pe contur, determină limitarea unui curent maxim (Icm) prin zona de curbură și apariția unei căderi de tensiune care va forța joncțiunea să intre în străpungere prin avalanșă de 75 volum.