Тиристор

Тиристор, выполненный на основе n-р-n-р- структуры с шунтами р-типа в n-эмиттере и с концентрацией акцепторной примеси в р-базе под n-эмиттером по всей площади на расстоянии 3 8 мкм, не превышающей 5 10¹⁵ см^-3, отличающийся тем, что, с целью повышения динамических и частотных параметров, повышения напряжения и предельного тока при сохранении малых значений прямых падений напряжений, в области шунтов на том же расстоянии под n-эмиттером выполняются дополнительные участки с концентрацией акцепторной примеси, составляющей не менее 5 10¹⁶ см^-3.

Изобретение относится к области конструирования полупроводниковых приборов с p-n-переходами и может быть использовано для изготовления тиристорных структур.
Известна конструкция тиристорной структуры n-p-n-p-типа с двойным профилем концентрации акцепторной примеси в p-базовой области [1]
Часть области с низким градиентом концентрации в области коллекторного перехода способствует повышению блокирующего напряжения. Участок p-базы с высоким градиентом концентрации необходим с одной стороны для создания ускоряющего электрического поля, повышающего быстродействие тиристора, с другой стороны для повышения эффективности шунтировки n-эмиттера. Однако высокий уровень легирования акцепторной примеси непосредственно под n-эмиттером ухудшает его инжекционную способность и, как следствие, ухудшает нагрузочную способность прибора, ведет к увеличению токов управления.
Наиболее близким техническим решением является тиристор, выполненный на основе n-p-n-p-структуры с шунтами p-типа в n-эмиттере и концентрацией акцепторной примеси в p-базе под n-эмиттером по всей площади на расстоянии 2-8 мкм, не превышающей 5 10¹⁵ см^-3 [2] Однако такая конструкция p-базовой области, позволяющая существенно снизить прямые падения напряжения в открытом состоянии, ухудшает динамические характеристики (dn/dt, di/dt) прибора, термостабильность, быстродействие и т.д.
Целью изобретения является повышение динамических и частотных параметров, повышение напряжения и предельного тока при сохранении малых значений прямых падений.
Указанная цель достигается тем, что в известной конструкции тиристора, выполненной на основе n-p-n-p-структуры с шунтами p-типа в n-эмиттере и концентрацией акцепторной примеси в p-базе под n-эмиттером по всей площади на расстоянии 3-8 мкм, не превышающей 5 10¹⁵ см^-3 в области шунтов на том же расстоянии под n-эмиттером выполняются дополнительные участки с концентрацией акцепторной примеси, составляющей не менее 5 10¹⁶ см^-3.
На чертеже представлены концентрационные профили легирования четырехслойной структуры: n-базовой области 1, p-базовой области 2 под n-эмиттером, p-базовой области 3 в области шунта, n-эмиттера 4 и p-эмиттера 5.
Эффективность шунтировки может быть обеспечена, если концентрация акцепторной примеси (В, Ga) на поверхности будет не менее 10¹⁸ см^-3, именно это значение обусловливает необходимость (условие) того, чтобы на глубине 3-8 мкм под n-эмиттером концентрация акцепторной примеси составляла не менее 5 10¹⁶ см^-3.
Изобретение позволяет за счет низкой концентрации в области p-базы под n-эмиттером улучшить динамические параметры (di/dt), обеспечить низкое значение падения напряжения, т.е. повысить предельный ток, а за счет повышенной концентрации акцепторной примеси в области шунтов повысить стойкость dn/dt и улучшить блокирующее напряжение и частотные свойства тиристора. Тиристор может быть изготовлен, например, следующим образом.
Первоначально известными методами диффузии формируется p-n-p-структура с малой поверхностной концентрацией примесей со стороны будущей p-базы, затем операциями окисления, фотолитографии и диффузии фосфора завершается изготовление p-n-p-n-cтруктуры.
Далее в структуры производится диффузия Ga из газовой фазы в инертной среде, которая идет только в местах p-областей (шунтировки, p-базы, p-эмиттера), а в местах n-эмиттера с высокой концентрацией фосфора и диффузии значительно замедляется и практически не идет.
Диффузионный фронт Ga обгоняет в местах шунтировки фронт n-p-перехода и заходит на 5-20 мкм глубже его.
После диффузии производится охлаждение структур, далее следуют операции создания контактов и т.д.
Применение предложенной конструкции в тиристорах позволит значительно улучшить их динамические и частотные параметры, повысить номинальное напряжение и предельный ток.
Тиристор, выполненный на основе n-р-n-р- структуры с шунтами р-типа в n-эмиттере и с концентрацией акцепторной примеси в р-базе под n-эмиттером по всей площади на расстоянии 3 - 8 мкм, не превышающей 5 10¹⁵ см^-3, отличающийся тем, что, с целью повышения динамических и частотных параметров, повышения напряжения и предельного тока при сохранении малых значений прямых падений напряжений, в области шунтов на том же расстоянии под n-эмиттером выполняются дополнительные участки с концентрацией акцепторной примеси, составляющей не менее 5 10¹⁶ см^-3.