Тиристор

СОЮЗ СОЮЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕОИХРЕСПУБЛИКЗбв Н 01 Ь 29/7 САНИЕ ИЗОБРЕТЕН ПАТЕНТУ ом ам Югосеейдп 8о 1 ЫЯюрре 1976 (про ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ(54) (57) ТИРИСТОР, содержащий зашунтированный О -эмиттерный слой,ра-базовую область, пб-базовую область и Р -эмиттерный слой,л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью увеличения инжектирующей способности тиристора при высоких рабо-чих токах и напряжениях, акцепторнаЭ примесь введена с уменьшениемконцентрации от пЕ-эмиттерного слоявглубь р-базовой области, причемее концентрация на границе си -эмиттерным слоем находится в инЕтервале (1-8) -101 фсм , листовбе, сопротивление Рв -базовой областив интервале 500-500 Ом/о, ширинаРа-базовой области - в интервале90-110 мкм при глубине ь -эмиттерЕного слоя порядка 10 мкм.Изобретение относится к силовой полупроводниковой электронике и может быть использовано при конструировании мощных тиристоров на большие напряжения и токи, 5Известен тиристор, в котором для улучшения таких параметров, как стойкость к скорости нарастания налряжения (дп/дс), .время выключения , рабочая температура (Т ), блокирующие напряжения в прямом и обратном направлениях (011), рв -базовойобласти использует двойной профиль акцепторной примеси с высоким градиентом на границе с и -эмиттерным слоЕем и с низким градиентом на границе с лв -базовой областью (коллекторный р-в переход), причем концентрация акцепторной примеси вблизи и -эмитР терного слоя более 101 см, обычно 20 на уровне 10 "-10 фвсм з Г 11Повьппение до/де стойкости, С тиристора обусловлены снижением коэффициента инжекции п -Р -эмитд терного перехода, а повышение 1 объясняется снижением элект. Ййм,ййврйческого поля в области коллекторвого р -п перехода за счет низкого градиента концентрации акцепторной примеси вблизи перехода. Однако при конструировании тиристоров на боль" шие токи (для линий электропередачи на постоянном токе), т.е. структур большой площади более 3-4 дюймов, оказывается технологически очень 35 трудно обеспечить однородность участ" ка р -базовой области с высоким граЬдиентом акцепторной примеси по всей площади прибора, вследствие чего существенным образом снижается про цент выхода. годных приборов.Наиболее близким к изобретению техническим решением является тиристор, содержащий зашунтированныйФп-эмиттерный слой, р-базовую об ласть,-базовую область и р -эмиттерный слой .23.В известном устройстве используется Р "базовая область без участкаЬс высоким градиентом концентрации, 50 т.е. повышается коэффициент инжекции 1-эмиттерного перехода, что снижает падение напряжения на открытой р-о-р-и структуре, а чтобы сохранить ди/д 1.и , в базовыхс областях убивается время жизни носителей с помощью электронного облучения, Известное устройство применимо при изготовлении тиристоров, раГ-ботающих в частотно-импульсных режимах, т.е. для относительно тонкихструктур и, следовательно, для приборов с невысоким напряжением( с 2000 В).Целью изобретения является увеличение инжектирующей способноститиристора при высоких рабочих токахи напряжениях,Указанная цель достигается тем,что в тиристоре, содержащем зашунтированный п-эмиттерный слой, рв-базовую область и -базовую область ибР-эмиттерный слой, акцепторная примесь введена с уменьшением концентрации от п-эмиттерного слоя вглубьрб-базовой области, причем ее концентрация на границе с о -эмиттерЕным слоем находится в интервале(1"8)10"см , листовое сопротивление рбазовой области - в интервале 500-1500 Ом/а, ширина рв-базовой области - в интервале 90-110 мкмпри глубине и -эмиттерного слоя поЕрядка 10 мкм.Изобретение позволяет устранить ряд принципиальных проблем разработ ки и изготовления высоковольтных тиристоров большой площади, т,е, на большие нагрузочные токи. Вследствие того, что исключается необходимость создания участка рв-базовой области с высоким градиентом концентрации акцепторной примеси, обеспечивается высокий уровень однородности профиля р -базовой областиВпо большой площади, при этом отпада" ет необходимость жесткого контроля поверхностного сопротивления и т.д, Необходимость создания глубокого коллекторного перехода (00-120 мкм) также позволяет обеспечить однородность глубины его залегания на большой площади, если учесть особенности диффузионной технологии изготовления р-й-р-и структур.Совокупность параметров тиристорной структуры Я Р (1-8) 10 1 см З, К р(500-1500) Ом/а, Ур = 90- 110 мкм, Ь+ = 10 мкм взаимообусловлена. Если Нзр = 11 О см15 -3 то Бзр = 1500 Ом/а, Ир = 110 мкм при Ь фО мкм щ сопят.й+Если 11 Р = 90 мкм, Я Р8х 10 см , Кр = 500 Ом/О при Ь10 мкм. Объясняется это необходимостью обеспечения одновременно1088676высоких значений ди/дС, д 1/дй стой- в интервале 500-1500 Ом/а . Затем кости, Т, Пнизких значений структуры окисляются, делается фото Ю, Са, поскольку дц/дй, Т прямолитография под диффузию фосфора, пропорциональны, а д 1/дй обратно Диффузия фосфора ведется при пропорциональны значениям МВр 1100 С в течение нескольких чаи фРВЭсов, чтобы образовался пЕ-эмнттерныйП р и м е р. В исходный кремний слой глубиной порядка О мкм с пол-типа проводимости с удельным со- верхностной концентрацией порядка противлением 200-300 Ом/см, диамет-, 102"смЗатем наносятся омичесром 85-110 мм и толщиной около 1 мм 1 О кие контакты на катод, управляющий проводится диффузия алюминия с обе- электрод, анод сплавляется с у-комих сторон пластины, в результате пенсатором, делается фаска, которая чего образуется РВ-базовая область защищается соответствующим компауни Р -эмиттерный,слой с глубиной по- домйфрядка 50 мкм (режим диффузии 1250 С 1 Предлагаемое изобретение позволит в атмосфере кислорода 50-70 ч),Пос- создать тиристор, работающий в усле этого методом химического трав- ловиях высоких напряжений.и больших ления достаточно однородно снима" токов, что делает возможность исется слой глубиной 40-60 мкм до не- пользовать его для передач больших обходимого листового сопротивления 0 электрических энергий.СоставительРедактор Л. Гратилло Техред В,Далекорей Корректор В.БутягаЗаказ 2713/55Тираж 683 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 3035, Иосква, Ж, Раушская наб д, 4/5 филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4