Способ изготовления силового запираемого тиристора

. 21(332 ННОЕ ПАТЕНТНСССРСССР) ГОСУДАР СТ ВЕДОМСТВ (ГОСПАТЕН ТЕНТ ВО инстинс цггеп 1 ечеа. 74,ечегзе птегп, ТоЕуо,Ь Тг чсез. 1 0-31, М 12,еского р.1681-1685,Ф Целью изоб ние максимальн вцх запираем повышения ко примесейв обл(56) К.ОЬазЬ е 1 а. НдЬ чотаце, ЬцЬ сдате тцгп - оЛ йгзалог, - ТозЬЬа1977, Ь 112, р.23-27.Патент ФРГ И.280272, кл, К 011982.О. Уатаса е аП, НцЬ геццепсу гсопбосбпц 6 ТО йгзалог, - Ргос. 1990роаег еестгопсе соОегепсе РЕС 1990, ч,2, р.1105 - 1110.Т.Уатзцо е 1 а. ВтгаЬВ-чотацесиггептца 1 е тцгп - оййугзтогз, ЕЕЕ Изобретение относится к полупроводниковой технике, в частности к технологии изготовления силовых запираемых тиристоров, и может быть использовано также для изготовления силовых биполярных транзисторов и комбинированно выключаемцх тиристоров, т.е. приборов, выключение которых из проводящего состояния осуществляется приложением к управляющему электроду потенциала, смещающего дискретные эмиттерные переходы в обратном направлении,етения является повышего запираемого тока силоых тиристоров за счет центрации акцепторнцх сти меза-рельефа управля(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СИЛО ГО ЗАПИРАЕМОГО ТИРИСТОРА(57) Использование: изготовление силового запираемого тиристора с меза-рельефом в управляемой р-базе и дискретными змиттерными р-и(+)-переходами на выступах меэа-рельефа в микроэлектронике, Сущность изобретения; диффузию акцепторных примесей для создания управляемой р-базы проводят в две стадии: первая стадия - для создания слаболегированной, вторая - сильнолегированной области. Селективное травление кремниевой пластины выполняют перед второй стадией диффузии, Способ позволяет повысить запирающий ток тиристора за счет повышения концентрации акцепторных примесей в области меза-рельефа управляемой р-базц без увеличения трудоемкости, 5 ил. емой р-базы без увеличения трудоемкости изготовления.Данная цель достигается тем, что в способе изготовления силового запираемого тиристора с меза-рельефом в управляемой р-базе и дискретными эмиттерными р-и -пе+ реходами на выступах меза-рельефа, включающем диффузию акцепторных примесей для создания управляемой р-базы,.селективную диффузию донорнцх примесей для создания дискретных эмиттерных р-и+-переходов, селективное травление кремниевой пластины для создания меза-рельефа, диффузию акцепторных примесей для создания управляемой р-базы проводят в две стадии, вначале для создания слаболегиро-. ванной, затем сильнолегированной области, а селективное травление кремниевой5 10 15 20 25 Ф 30 35 40 45 50 55 пластины выполняют перед второй стадией диффузии акцепторных примесей.Таким образом, предлагаемый способ имеет иную последовательность выполне-ния технологических процессов: сначала диффузию акцепторных примесей для создания слаболегированной области управляемой р-базы (первая стадия диффузии акцепторных примесей), затем селективное травление кремниевой пластины для создания меза-рельефа в управляемой р-базе и диффузию акцепторных примесей для создания сильнолегированной области управляемой р-базы (вторая стадия диффузии акцепторных примесей).В предлагаемом способе за счет того, что вторую стадию диффузии акцепторных примесей проводят после селективного травления кремниевой пластины, достигают повышения концентрации акцепторных примесей в области меза-рельефа управляемой р-базы. Это обеспечивает снижение входных сопротивлений дискретных эмиттерных ячеек Ях, Высокое совершенство современных диффузионных процессов обеспечивает также малый разброс значений Явх Исключение селективного травления после второй стадии диффузии позволяет сохранить малые значения Явх и малый разброс значений Явх Таким образом, в предлагаемом способе без увеличения трудоемкости изготовления тиристора удается достигнуть повышения запираемого тока на 10-15.На фиг.1-4 показана технологическая схема изготовления полупроводниковой структуры силового запираемого тиристора по предлагаемому способу; на фиг.5 - готовая полупроводниковая структура, изготовленная по предлагаемому способу.Технологическая схема изготовления силового запираемого тиристора по предлагаемому способу предусматривает выполнение процессов в следующей последовательности;в кремниевую пластину 1 проводят первую стадию диффузии акцепторных примесей для создания слаболегированной области 2 управляемой р-базы (фиг.1);осуществляют селективное травление кремниевой пластины со стороны управляемой р-базы, создавая меза-рельеф со впадинами 3 и выступами 4 (фиг.2);проводят вторую стадию диффузии акцепторных примесей в кремниевую пластину со стороны меэа-рельефа, создавая сильнолегированную область 5 управляемой р-баэы (фиг.3);проводят селективную диффузию донорных примесей, создавая дискретные эмиттерные и -слои 6 и р-и -переходы 7 на выступах меза-рельефа (фиг,4).На фиг.5 представлена готовая полупроводниковая структура, изготовленная по предлагаемому способу, со слоями металлизации 8 и 9 управляемой р-базы и дискрет+ных эмиттерных п -слоев, пассивирующей диэлектрической пленкой 10 на границах эмиттерных р-и - переходов и изолирующей пленкой 11 на слое металлизации управляемой р-базы.Таким образом, предлагаемый способ позволяет обеспечить низкие значения входных сопротивлений дискретных эмиттерных ячеек Я, и малый разброс этих сопротивлений, так как диффузию акцепторных примесей проводят после создания меэа-рельефа и приповерхностные слои управляемой р-базы не подвергают последующему травлению,Способ позволяет получить более высокую концентрацию акцепторных примесей и более высокую однородность распределения примеси по рельефу, что ведет к повышению значений максимально запираемого тока силового тиристора без увеличения трудоемкости его изготовления и себестоимости за счет исключения дополнительных процессов, связанных с долегированием акцепторными примесями подконтактной и. приконтактной поверхностей меза-рельефа в управляемой р-баэе.Данный способ использован при изготовлении опытных образцов запираемыхтиристоров на основе кремниевых структур диаметром 40 и 56 мм, содержащих по 336 и 550 дискретных эмиттерных р-и -перехо- дов соответственно,Сначала в исходные полированные пластины кремния проводили диффузию алюминия при 1250 С в течение 15-18 ч. Поверхностная концентрация алюминия =5 10 см , глубина диффузии около 70-80 мкм.Затем проводили травление в управляемой р-базе меза-рельефа со впадинами глубиной 20 - 25 мкм с использованием травителя Н Р:Н ИОз: СНзСО ОН = 1:4:9; После этого в кремниевые пластины для создания сильнолегированной области управляемой р-базы проводили диффузию Оа при 1250 С в течение 13 - 15 ч. Глубина диффузии Оа (толщина сильнолегированной области рбазы) =. 40 - 45 мкм, поверхностнавя концентрация Оа около (1-1,5) 10" смз. Диффузию донорной примеси(фосфора) для создания дискретных эмиттерных и -слоев проводили в 2 этапа; загонку при 1150 С в течение 20 мин и разгонку при 1250 С вОтечение 24 ч. Глубина диффузии фосфора около 20 мкм, поверхностная концентрация свыше 10 см э.В качестве пассивирующей пленки на границах дискретных эмиттерных р-и -переходов использовали термически выра-. щенную двуокись кремния, а в качестве изолирующей пленки на слое металлиэации управляемой р-базы - полиимидную смолу,Запираемые тиристоры, изготовленные по предлагаемому способу на основе радиационно-легированного кремния с удельным сопротивлением около 100 Ом см, блокировали в закрытом состоянии и обратном направлении напряжения до 2400 и 3000 В соответственно.Благодаря, использованию предлагаемого способа изготовления без увеличения трудоемкости и себестоимости приборов максимальные запираемые токи изготовленных образцов запираемых тиристоров удается повысить примерно на 10-15, т,е. примерно на 70 - 100 А и 100-150 А для тиристоров на основе кремниевых пластин диаметром 40 и 56 мм соответственно. Формула изобретенияСпособ изготовления силового запираемого тиристора с меза-рельефом в управляемой р-базе и дискретными эмиттерными5 р-и -переходами на выступах меза-рельефа,включающий диффузию акцепторных примесей для создания управляемой р-базы,селективную диффузию донорных примесей для. создания дискретных эмиттерных10. р-и -переходов, селективное травлениекремниевой пластины для создания меэарельефа, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения максимального запираемого тока за счет повышения концентрации15 акцепторных примесей в области мезарельефа управляемой р-базы без увеличения трудоемкости, диффузию акцепторныхпримесей для создания управляемой р-базыпроводят в две стадии, вначале для соэда 20 ния слаболегированной, затем - сильнолегированной областей, а селективноетравление кремниевой пластины выполняют перед второй стадией диффузии акцепторных примесей,251804663 Составитель П,ДерменжТехред М.Моргентал Реда кто Корректор.О.Кравцо акаэ 1080 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГК 113035, Москва, Ж; Раушскаянаб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент"., г, Ужгород, ул,Гагарина, 10