Способ повышения быстродействия мощных полупроводниковых кремниевых приборов

О П И С А Н И Е 11774464ИЗОБРЕТЕНИЯ Сова Советских Социалистических Рвсвублин) Заявлено 15,05.79 (21) 2764880 18-2 ием заявк присо государственный комит 3) Приоритет СССР по делам изобретений и открытий(54) СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ БЫСТРОДЕИСТВИЯ МОЩНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ КРЕМНИЕВЫХ ПРИБОРОВ2 н также способ повышения быия мощных полупроводниковых Изобретение относится к области полупроводниковой электроники и может быть иопользовано при изготовленист мощных и быстродействующих .полупроводноковых приборов.Проблема создания мощных и быстродействующих полупроводниковых приборов связана с достижением малых вначений времени жизнями неравновесных носителей заряда т в базах, что обеспечивает быстродействие, и малых генерационных токов 1 обратносмещенных р - п-переходов, что приводит к уменьшению мощности рассеяния и увеличениею запираемого напряжезвия,Известен способ уменьщения мощности рассеяния осремниевых,приборов в процессе изпотовления,приборов, пря тсотором в качестве геттера при диффузии иапользу 1 от нарушенную поверхность кремния 11. Это позволяет уменьшать генерационные токи до значений, предсказьвваемых теорией Са, Нойса, Шокли. Однако при этом время жизни неравновесных носителей заряда воэрастает почти на порядок, т. е. уменьшение мощности рассеяния приборов достигается за счет ухудшения их быстродействия,Известестродейств кремниевых приборов аутам у-облучения структур 2, Он заключается в том, что структуры, изготовленные по стандартной диффузионной технологии, подвергают облучению учкваятами еоСо, При этом в кремний вводятся радиациониые центры (РЦ) с уровнем Е, - 0,17 эВ (А - центры), ответственные за уменьшение т. Такой способ позволяет уменьшать значения т в де.1 О сяпии раз.Недостаток его заключается в том, чтопри у-облучении в кремний кромеА-центров вводятся РЦ с уровнем Е, - 0,5 эВ, вриводящие и увеличению генерационных Б токов более чем в лять раз по сравнению,с необлученным кремвием, т. е, в этом случае улучшение быстродействия лриборов достигаепся при одноьремезвном уссудшенки их мощностных характориспик.20 Цель изобретекия - уменьшение мощ.ности рассеяния.Это достигается тем, что при способеповышения быстродействия, мощных лолупроводниковых кремнттевых приборов лу тем у-облучен 1 ия структур после облученияпроизводят отжиг структур при 240 - 270 С в течение 4 - б ч.В кремниевых р - и-переходах ври больших дозах облучения ленерация и реком бинапия .носителей заряда идут через различные радиационные центры: Е,. - 0,5 эВ и Е, - 0,17 эВ соответственко, Это обстоятельство делает возможным независимое влияние на такие ка)рактеристкии приборов, как генерационный ток и время жизни не,равновесных носителей заряда. В 1 процессе предлагаемой термической обработки РЦ с уровнем Е, - 0,5 1 эВ отжигаются, что проводит к уменьшению генерационных токов, а рекомбинационные РЦ с уровнем Е, - 0,17 эВ сохраняются.На фиг, 1 изображены,завидимости генерационного тока (иривая 1) и времени жизни неравновесных 1 носителей заряда (кривая 2) от температуры при изохронном отжиге длительностью 3 ч; на фиг, 2 - зависимости тех же параметров от длительности отжвга при изотермичесыом отжипе при 260 С. Значения т соответствуют комнатной температуре и условию высокого уровня инжеюции. Значения 1 соответствуют напряжению смещения У 2000 В .и температуре 125 С. Из результатов, приведакных,на фиг. 2, видно, что предлагаемый отжиг РЦ центров следует цроводить в диапазоне темиератур 240 - 270 С длительностью 4 - 6 ч. В этосом,случае наблюдаепся максимальное уменьшение генерационного тока при практически неизменном значении времени жизнями неравновесных носителей заряда.На фиг. 3 показаны зав 1 исимости,гвнерационного тока от напряжения смещения, снятые при 1=125 С. Кривая 1 соопветствует вольтампервой характеристике мощного высоковольтного диодаизпотовленного по стандартной диффузиокной технологии. Вовремя жизни неравновесных:нооителей заряда составляло 40 ыкс. После дозы облучения Ф= 2,7 108 Р т упало до значения 4 мкс, а вольтампервая .характеристика,пряняла вид, изо 1 браженный,ревой 2. После отжига,при 1=260 С длительностью 5 ч генерационный ток упал (ир 1 ивая 3) при .неизмевном значении т. Здесь же приведена вольтам 1 перная характеристика контрольного образца (кривая 4), который не подвергался облучению. После отжига при 1=260 С длительностью 5 ч его генерационный ток не только не упал, но даже несюлько новос в области высоких,нацряжеций (кривая 5), что может быть связано с вознииновениьм дефектов термообработии в процессе отжига.10 Таким образом, изобретение позволяетсоздавать мощные и быстродействующене кремниевые приборы, Из приведенных выше результатов следует, что его применение позволяет более, чем в 2 раза умень шать генерационные токи в 7-облученныхкремниевых приборах. Это пркводит к уменьшению мощности рассеяния более, чем в 2 раза прои максимальных,рабочих температурах и к повышению величины 20 запираемого напряи ения, Преи мужествотакого способа ооздания мощных жремниевых приборов перед аналогичными заключается в том, что улучшение мошностных и высоковольтных,характеристик приборов 25 происходит без ухудшения достигнутого уоблучевием быс продействия.Формула изобретения ЗОСпособ повышения быстродейспвия,мощных полупроводниковых кремниевых приборов путем у-облучения структур, о тлич аю щи й ся тем, что, с целью уменьше ния мощности рассеяния, после облучения774464 Письман едак Заказ 255/165 Изд.121 Тираж 758 ПодписноеНПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Пате