Способ повышения быстродействия мощных полупроводниковых кремниевых приборов

Способ повышения быстродействия мощных полупроводниковых кремниевых приборов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<11) 774464

Сова Советских

Социалистических

Ресвублин (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 15.05.79 (21) 2764880/18-25 с присоединением заявки— (23) Приоритет— (43) Опубликовано 30.03.82. Бюллетень Ке 12 (45) Дата опубликования описания 30.03.82 (51) М. Кл.з Н 01 L 2:1/26 государственный комитет по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.382.002 (088.8) (72) Авторы изобретения

И. В. Грехов и Л. А, Делимова

Физико-технический институт им. A. Ф. Иоффе (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ БЫСТРОДЕИСТВИЯ

МОЩНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ КРЕМНИЕВЫХ

ПРИБОРОВ

Изобретение относится к области полупроводниковой электрон и хи и может быть иопользовано при изготавлен ист мощных и быспродействующих .полупроводниковых приборов.

Проблема создания молтных 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 — n-переходов, что приводит к .уменьшению мощности рассеяния и увеличениею запираемого нанряжезвия.

Известен способ уменьшения мощности рассеяния берем»левых,пр иборов в процессе изпотовления,приборов, IIpIH тсоторам в качестве геттера при диффузии:и апользу1от нарушенную поверхность кремния CI1) Это позволяет уменьшать генерационные токи до значений, предсказьвваемых теорией Са, Нойса, Шокли. Однако при этом время жизни неравновесных носителей заряда возрастает почти»а порядок, т. е. уменьшение мощности рассеяния приборов достигается аа счет ухудшения их быстродействия.

Известен также способ повышения быстродействия мощных полупроводниковых кремниевых приборов аутам у-облучения структур 12). Он заключается в том, что структуры, изготовленные IIIo стандартной диффузионной технологии, подвергают об.лучен ию у- кваятами ееСо. При этом в кремний вводятся радиа цианиые центры (РЦ) с уровнем Е, — 0,17 эВ (А — центры), ответственные за уменьшение т. Такой способ позволяет уменьшать значения т в деl0 сяпии раз.

Недостаток его заключается в том, что при у-облучении в кремний кроме А-центров вводятся РЦ с уровнем E, — 0,5 эВ, приводящие к увеличению генера|ционных

15 токов более чем в лять раз по сравнению ,с необлученным крем вием, т. е. iB этом сл учае улучшение быстродействия лри боров достигается при одновремезвном усеудшенвти их мощностных характе риспик.

20 Цель изобр етекия — у меньше»не мощности .р а.соеяния.

Это достигается тем, что при опособе повыше»сия быстродействия, мощных лол у проводниковых кремниевых приборов лу25 тем у-облучения структур после облучения производят отжиг crpymyIp при 240 — 270 С в течение 4 — 6 ч.

В кремниевых р — и-переходах лри боль|ших дозах обл учения ленерация и рекомзо бинация ловителей заряда идут через раз774464 личные радиационные meнтры: E.— 0,5 эВ и Е,— 0,17 эВ соответственко, Это обстоятельство делает возможным независимое влияние на такие ка рактери сткии приборо|в, lKaK генерационный TQIK iH время .жизни не,равновесных носителей заряда. В 1про цессе предлагаемой термической обработки РЦ с уров нем Е,— 0,5 эВ отжигаются, что пркводит к уменьшению генарациoHHbix Doков, а рекомбинационные РЦ с уровнем

Е,— 0,17 эВ сохраняются.

На фиг. 1 изображены,за видимости veнерационното тока (иривая 1) и времени жизни неравновесных носителей заряда (кривая 2) от температуры при изохронном отжиге длительностью 3 ч; íà iPHiI. 2— зависимости тех же параметров от длительности отжнга п ри изотер мичеоыом отжипе при 260 С. Значения t соответствуют .комнатной температуре и условию высокого

ypoBiHH инжеюции. Значения 1 соответствуют на пряжению смещения U 2000 В .и TQMперату|ре 125 С. Из результатов, lIIpHiBeдакных,на фиг. 2, иидно, что предлагаемый отжиг РЦ центров следует цровод|ить в диапазоне тем иератур 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 зависимости,гвнеipационно го тока от напряжения смещения, снятые при t=125 С. Кривая 1 cooTiBeTcTвует вольтам перной ха рактеристике мощного высоковолыгного диода,,изпотовленного по стандартной диффузи окной технологыи. Вовремя жизни неравновесных:но оителей заряда составляло 40 ыкс. После дозы о блучен ия Ф= 2,7 108 P т упало до значения 4 мкс, а вольтам|первая .характери стика,пряняла вид, изо1браженный, ревой 2.

После отжига,при I=:260 С длительностью

5 ч генерационный то к упал (aqplHBaH 3) при неизменном .значении т.

Здесь же приведена BQJlbTBMIIIBplBBH характеристика контрольного образца (кривая 4), который не подвергался облучению. После отжига при 1=260 С длительностью 5 ч его генер,аIIHîííûé ток iHB только не упал, но даж|е несюлько возрос в области высоких;нацряжеций (кривая 5), что может быть GBII3aно с возникновением дефектов тер мообработии:в процессе отжига.

l0 Таким образом, изобретение позволяет создавать мощные и быстродействующие кремниевые приборы, Из:приведенных выше результатов следует, что его применение позволяет более, чем в 2 раза умень15 шать генерационные токи в 7-облученных кремниевых приборах. Это прквод ит к уменьшению мощности рассеяния более, чем в 2 раза прои максимальных,рабочих температурах и к повышению величины

2О запираемого напряжения. Преимущество такого способа ооздан ия .мощных жремниеBhIx при боров перед аналогичны ми заключается в том, что улучшение .мош ност ных и высоковольтных,характеристик пр иборов

iIIpoiHcxolB.HT без ухудшения достигнутого уобл учевием быс продействия.

Формула изобретения

Способ повышения быстродейспв ия,мощных полупроводниковых )KpQMниевых прибо ров путе м у-облучения структур, о т л|ич аю щи и ся тем, что, с целью уменьше35 ния мощности рассеяния, после облучения ,производят отжиг, структур при 240 — 270 С в течение 4 — 6 ч.

Источники инфоplMaiIIHH,,принятые во

40 внимание п ри экспертизе:

1. Афонин О. А. и др. Преобразовательная техника, 1978, вып. 9 (104), с. 1.

2. Витман P. Ф. и др. Ф из ика и техника полупроводников, 1978, т. 9, с. 338 (про45 то|тип) .

774464

@г фиг.3

Составитель Ю. Кондратьев

Техред И. Пенчко Корректор И. Осиновская

Редактор Л. Письман

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»

Заказ 255/165 Изд. ¹ 121 Тираж 758 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, K-35, Раушская иаб., д. 4/5