МОЩНЫЙ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ РЕЗИСТОР-ШУНТ И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ Российский патент 2010 года по МПК H01L29/30 H01L21/263 

Предлагаемое изобретение относится к конструированию и технологии изготовления силовых полупроводниковых приборов и может быть использовано в производстве мощных кремниевых резисторов таблеточного исполнения, в частности резисторов-шунтов, характеризующихся низким значением номинального сопротивления 0,2÷1 мОм с пониженной температурной зависимостью сопротивления в рабочем интервале температур.

Известен мощный полупроводниковый резистор-шунт (Асина С.С., Смирнов А.А., Карпинский В.Н., Кондрашов Е.И. «Исследование возможности применения мощных кремниевых шунтов в системе питания сверхпроводящего ускорителя». Электротехника, №9, 2006, стр.70 [1]), состоящий из резистивного элемента, выполненного в виде диска из монокристаллического кремния n-типа электропроводности диаметром 70 мм (площадь диска S [см²]=38,48 см²), толщиной h [см], равной 0,2 см, с удельным сопротивлением ρ [Ом·см], равным 0,1 Ом·см, что позволило получить значение номинального сопротивления резистора-шунта R_ном [Ом], равным 0,5·10^-3 Ом, согласно

Такое значение сопротивления полупроводникового резистора необходимо при использовании его как для выравнивания быстро нарастающих токов параллельно соединенных мощных быстродействующих тиристоров, так и в качестве датчиков тока для мониторинга процессов и защиты энергосистемы [1]. Однако его температурная характеристика (ТХС) в рабочем интервале температур превышает 100% и не может быть минимизирована известными методами, из-за очень низкого значения удельного сопротивления кремния, равного 0,1 Ом·см.

Известен способ изготовления мощного кремниевого резистора (Патент РФ №2169411, кл. H01L 29/30, 21/263, опубл. 20.06.2001 [2]), включающий создание в кремниевом резистивном элементе диффузионных приконтактных областей и металлических контактов к ним, введение радиационных дефектов путем облучения ускоренными электронами энергией Е [МэВ], равной 2÷5 МэВ, с последующим термическим отжигом. Дозу облучения Ф [см^-2] выбирают из интервала от 3,4·10¹⁵ см^-2 для кремния с исходным удельным сопротивлением ρ₀=120 Ом·см до 2·10¹⁶ см^-2 для кремния с ρ₀=20 Ом·см. Термический отжиг проводят при температуре Т_отж=200°С. Под исходным удельным сопротивлением понимается удельное сопротивление кремния до операции облучения и отжига.

Однако минимальное значение номинального сопротивления, которое может быть получено с помощью данного метода для кремния с минимальным значением ρ₀=20 Ом·см и диаметром кремниевого диска 70 мм, составит не менее 16 мОм, что является неприемлемым для решения конкретной задачи [1].

Известен также мощный полупроводниковый резистор (Патент РФ №2284610, кл. H01L 21/263, опубл. 27.09.2006 (прототип) [3]), состоящий из резистивного элемента, выполненного в виде кремниевого диска n-типа электропроводности с исходным удельным сопротивлением от 7 Ом·см до 120 Ом·см, содержащего радиационные дефекты.

Температурная характеристика сопротивления такого резистора соответствует норме ТХС≤±10%, однако, минимальное значение номинального сопротивления, которое может быть достигнуто согласно [3], например, на кремниевом диске диаметром 70 мм, с минимальным значением исходного удельного сопротивления ρ₀=7 Ом·см, будет не менее 6 мОм, что является недостаточным для резисторов-шунтов. Обусловлено это, с одной стороны, низким ρ₀, с другой стороны, минимально возможной толщиной кремниевого диска (около 160 мкм) с точки зрения механической прочности.

Наиболее близким является способ изготовления мощного полупроводникового резистора [3], включающий создание в кремниевом резистивном элементе диффузионных приконтактных областей и металлических контактов к ним, введение радиационных дефектов путем облучения ускоренными электронами с энергией Е=2÷5 МэВ с последующим термическим отжигом.

Доза облучения (Ф) в этом способе выбиралась из интервала от 1,1·10¹⁵ см^-2 для кремния с исходным удельным сопротивлением ρ₀=120 Ом·см до 2,1·10¹⁶ см^-2 для кремния с ρ₀=7 Ом·см. Термический отжиг проводили в интервале температур Т_отж=260-280°С. Данный способ позволил изготовить резисторы из кремния с ρ₀=7 Ом·см, то есть расширил область низких значений R_ном, при незначительном увеличении себестоимости изготовления. Однако минимальное значение R_ном, которое можно получить на кремниевом диске диаметром 70 мм с ρ₀=7 Ом·см при минимально возможной толщине диска около 160 мкм, составит не менее 6 мОм, что является также недостаточным.

Техническим результатом предлагаемого решения является расширение интервала номинальных сопротивлений в область низких значений (≤5 мОм) при сохранении температурной стабильности и себестоимости изготовления и, как следствие, расширение функциональных возможностей мощных кремниевых резисторов - использование их в качестве шунтов.

Для достижения технического результата в известном мощном полупроводниковом резисторе, состоящем из резистивного элемента, выполненного в виде кремниевого диска n-типа электропроводности с исходным удельным сопротивлением от 7 Ом·см до 120 Ом·см, содержащего радиационные дефекты, резистивный элемент состоит из сильнолегированной n⁺-подложки и тонкого высокоомного эпитаксиального n-слоя, при этом радиационные дефекты имеют концентрацию N_РД [см^-3] в зависимости от исходного удельного сопротивления высокоомного эпитаксиального слоя ρ_n0 [Ом·см] от 4·10¹³ см^-3 для ρ_n0=120 Ом·см до 7.5·10¹⁴ см^-3 для ρ_n0=7 Ом·см.

В известном способе изготовления мощного полупроводникового резистора, включающего создание в кремниевом резистивном элементе диффузионных приконтактных областей и металлических контактов к ним, введение радиационных дефектов путем облучения укоренными электронами с энергией Е=2÷5 МэВ с последующим термическим отжигом, проводят облучение дозой Ф [см^-2] в зависимости от исходного удельного сопротивления высокоомного эпитаксиального слоя ρ_n0 от 1,6·10¹⁵ см^-2 для ρ_n0=120 Ом·см до 3,1·10¹⁶ см^-2 для ρ_n0=7 Ом·см, термический отжиг проводят в интервале температур 305÷325°С.

К отличительным признакам предлагаемого технического решения относятся:

1. Резистивный элемент состоит из сильнолегированной n⁺-подложки и тонкого высокоомного эпитаксиального n-слоя с исходным удельным сопротивлением (ρ_n0) в интервале 7÷120 Ом·см;

2. Радиационные дефекты в высокоомном эпитаксиальном n-слое имеют концентрацию в зависимости от исходного удельного сопротивления высокоомного эпитаксиального n-слоя (ρ_n0) от 4·10¹³ см^-3 для ρ_n0=120 Ом·см до 7.5·10¹⁴ см^-3 для ρ_n0=7 Ом·см;

3. Радиационные дефекты вводят облучением резистивного элемента ускоренными электронами дозой Ф в зависимости от исходного удельного сопротивления высокоомного эпитаксиального слоя ρ_n0 от 1,6·10¹⁵ см^-2 для ρ_n0=120 Ом·см до 3,1·10¹⁶ см^-2 для ρ_n0=7 Ом·см;

4. Термический отжиг проводят в интервале температур 305÷325°С.

Известных технических решений с такой совокупностью признаков в патентной и научной литературе не обнаружено.

Основными положительными эффектами предлагаемых технических решений являются:

- расширение интервала номинальных сопротивлений в область низких значений за счет использования тонких высокоомных эпитаксиальных кремниевых пленок n-n⁺-типа. Например, при использовании резистивного элемента диаметром 70 мм с толщиной высокоомного эпитаксиального n-слоя ~10 мкм и исходным удельным сопротивлением этого слоя ρ_n0=7 Ом·см, после его облучения ускоренными электронами дозой 3,1·10¹⁶ см^-2 с последующим отжигом при температуре 310°С, можно получить резистор, имеющий значение R_ном≈0,25 мОм, в 24 раза меньшим, чем при использовании прототипа [3]. При этом сохраняется высокая температурная стабильность сопротивления (ТХС≤±10%) в широком интервале рабочих температур (125÷210°С) без существенного увеличения себестоимости изготовления;

- расширение функциональных возможностей мощных полупроводниковых резисторов, например возможность использования их в качестве шунтов;

На фиг.1 приведена конструкция резистивного элемента, заявляемого мощного полупроводникового резистора-шунта. Кремниевый диск резистивного элемента состоит из толстой сильнолегированной n⁺-подложки 1 и тонкого высокоомного эпитаксиального n-слоя 2. Омические контакты обеспечиваются созданием приконтактных сильнолегированных n⁺⁺-областей 3 и их металлизацией 4. Для минимизации температурной зависимости сопротивления в структуру вводят радиационные дефекты с помощью облучения ускоренными электронами (е^-). Для устранения краевых эффектов диск имеет фаску 5, торцевая поверхность которой защищена кремнийорганическим компаундом 6.

Величина номинального сопротивления резистора-шунта R_ном [Ом] после облучения и отжига оценивается по формуле

где ρ_n [Ом·см] - удельное сопротивление высокоомного эпитаксиального n-слоя после облучения и отжига;

h_n [см] - толщина высокоомного эпитаксиального слоя;

ρ_n+ [Ом·см]- удельное сопротивление n⁺-подложки после облучения и отжига;

h_n+ [см]- толщина n⁺-подложки;

S [см²] - площадь кремниевого диска.

Следует иметь в виду, что после облучения и отжига, требуемых для обеспечения ТХС≤±10%, исходное удельное сопротивление высокоомного эпитаксиального слоя

ρ_n0 увеличивается примерно в 2 раза, то есть ρ_n≈2·ρ_n0.

Обычно толщина n⁺-подложки больше толщины эпитаксиального n-слоя в ~30÷40 раз, тем самым обеспечивается механическая прочность резистивного элемента, ее удельное сопротивление ρ_n+ примерно на 3 порядка меньше удельного сопротивления высокоомного эпитаксиального слоя (ρ_n), то есть сопротивлением подложки можно пренебречь.

Границы предлагаемого интервала исходного удельного сопротивления эпитаксиального слоя ρ_n0=7÷120 Ом·см обосновываются тем, что при ρ_n0>120 Ом·см максимально допустимая температура резистора-шунта (T_rm) становится менее 130°С, что является не допустимым согласно требованиям технических условий на высокотемпературные резисторы; при р_n<7 Ом·см резко увеличивается себестоимость процесса облучения за счет увеличения времени облучения (более 5 часов).

Выбор интервалов концентраций радиационных дефектов N_РД=4·10¹³÷7,5·10¹⁴ см^-3 после облучения и термического отжига, согласованных с ними доз облучения ускоренными электронами Ф=1,6·10¹⁵÷3,1·10¹⁶ см^-2 и температур отжига Т_отж=305÷325°С в зависимости от исходного удельного сопротивления высокоомного эпитаксиального n-слоя (ρ_n0) обосновывается в конкретном примере исполнения на основе данных, представленных в таблицах 1-3 и фиг.2.

На фиг.2 представлены эмпирические зависимости необходимых концентраций радиационных дефектов N_РД после облучения и отжига (значения по правой оси ординат), вводимых в резистивный элемент и соответствующих им доз облучения Ф (значения по левой оси ординат) ускоренными электронами (3,5 МэВ) в зависимости от исходного удельного сопротивления кремния ρ (значения по оси абсцисс) при изготовлении резистивных элементов по прототипу (1, 2) и согласно предлагаемому техническому решению (3, 4). На фиг.2:

- цифрой 1 обозначена зависимость дозы облучения ускоренными электронами от исходного удельного сопротивления резистивного элемента при изготовлении резистивного элемента по прототипу [3];

- цифрой 2 обозначена зависимость концентрации радиационных дефектов после облучения и отжига (Т_отж=280°С) от исходного удельного сопротивления кремния при изготовлении резистивного элемента по прототипу [3];

- цифрой 3 обозначена зависимость дозы облучения ускоренными электронами от исходного удельного сопротивления эпитаксиального n-слоя при изготовлении резистивного элемента согласно предлагаемому техническому решению;

- цифрой 4 обозначена зависимость концентрации радиационных дефектов после облучения и отжига (Т_отж=315°С) от исходного удельного сопротивления эпитаксиального n-слоя при изготовлении резистивного элемента согласно предлагаемому техническому решению.

Например, при изготовлении резистивного элемента по прототипу из кремния с исходным удельным сопротивлением ρ₀=20 Ом·см потребуется доза облучения ускоренными электронами (зависимость 1) 6,6·10¹⁵ см^-2, чтобы после отжига при Т_отж=280°С в течение 1 часа концентрация радиационных дефектов составила

2·10¹⁴ см^-3 (зависимость 2), что обеспечит ТХС≤±10%.

При изготовлении предлагаемого резистивного элемента при использовании эпитаксиальной n-n⁺-структуры с исходным удельным сопротивлением высокоомного эпитаксиального n-слоя ρ_n0=20 Ом·см потребуется доза облучения ускоренными электронами (зависимость 3) 1·10¹⁶ см^-2, чтобы после отжига при Т_отж=315°С в течение 1 часа получить концентрацию радиационных дефектов, равную 2,5·10¹⁴ см^-3 (зависимость 4), что позволит обеспечить ТХС≤±10%.

Пример конкретного исполнения

При изготовлении экспериментальных образцов резистивных элементов, выполненных в виде кремниевых дисков диаметром 70 мм, состоящих из толстой h_n+=380 мкм сильнолегированной сурьмой n⁺-подложки (КЭС) с удельным сопротивлением ρ_n+=0,01 Ом·см и тонкого h_n=20 мкм высокоомного эпитаксиального n-слоя, легированного фосфором (КЭФ), с исходным удельным сопротивлением ρ_n0=7, 20 и 120 Ом·см были использованы предлагаемый и известный способы. Изготовление проводили по следующей схеме:

- вырезка резистивных элементов диаметром 72 мм из кремниевых эпитаксиальных структур и диаметром 76 мм;

вырезка необходима для удаления краевого дефектного слоя;

- создание приконтактных n⁺⁺-областей путем диффузии фосфора, обеспечивающей глубину n⁺⁺-слоя около 5 мкм и поверхностную концентрацию фосфора ~10²⁰ см^-3;

- создание омических контактов толщиной металлизации ~12 мкм, диаметром 70 мм путем напыления алюминия с последующим вжиганием;

- снятие фасок с торцевой поверхности дисков до границы алюминиевого контакта;

- измерение сопротивления резистивных элементов;

- облучение и отжиг резистивных элементов, изготовленных:

1) из кремния с исходным удельным сопротивлением 120 Ом·см,

Ф=1,1·10¹⁵ см^-2 (Т_отж=280°С) - прототип.

Ф=1,5·10¹⁵ см^-2 (Т_отж=300, 305, 315, 325, 330°С),

Ф=1,6·10¹⁵ см^-2 (Т_отж=280, 300, 305, 315, 325, 330°С),

Ф=1,7·10¹⁵ см^-2 (Т_отж=300, 305, 315, 325, 330°С).

2) из кремния с исходным удельным сопротивлением 20 Ом·см,

Ф=6,6·10¹⁵ см^-2 (Т_отж=280°С) - прототип.

Ф=0,9·10¹⁶ см^-2 (Т_отж=300, 305, 315, 325, 330°С),

Ф=1,0·10¹⁶ см^-2 (Т_отж=280, 300, 305, 315, 325, 330°С),

Ф=1,1·10¹⁶ см^-2 (Т_отж=300, 305, 315, 325, 330°С).

3) из кремния с исходным удельным сопротивлением 7 Ом·см,

Ф=2,1·10¹⁶ см^-2 (Т_отж=280°С) - прототип.

Ф=3,0·10¹⁶ см^-2 (Т_отж=300, 305, 315, 325, 330°С),

Ф=3,1·10¹⁶ см^-2 (Т_отж=280, 300, 305, 315, 325, 330°C),

Ф=3,2·10¹⁶ см^-2 (Т_отж=300, 305, 315, 325, 330°С).

Облучение проводили электронами с энергией 3,5 МэВ при комнатной температуре. Термический отжиг проводили в инертной среде в течение одного часа (времени, достаточного для завершения структурной перестройки радиационных дефектов);

- измерение сопротивления резистивных элементов после облучения и отжига;

- травление торцевой поверхности резистивных элементов, защита кремнийорганическим компаундом (ВГС) с последующей сушкой при температуре 180°С в течение 6 часов;

- измерение основных параметров и характеристик (номинальное сопротивление, ВАХ, температурная характеристика сопротивления и др.).

Измерение номинального сопротивления проводилось миллиомметром GW Instek GOM-802 четырехпроводным методом амперметра-вольтметра с точностью ±(0,001·R_{измеряемое}+6 мкОм) в корпусе с двумя потенциальными выводами при усилии сжатия 36 кН.

Для сравнения были изготовлены так же экспериментальные образцы резисторов по прототипу [3] из кремния диаметром 70 мм, толщиной, равной суммарной толщине подложки и эпитаксиального слоя заявляемого резистивного элемента, то есть 380 мкм+20 мкм=400 мкм, с исходным удельным сопротивлением 7, 20 и 120 Ом·см. Для статистической обработки количество образцов с различным сочетанием исходного удельного сопротивления, режимов облучения и отжига было не менее 10 каждой вариации.

Усредненные значения номинального сопротивления (R_ном) и ТХС резистивных элементов, изготовленных по прототипу [3] и предлагаемому техническому решению, приведены в таблицах 1-3.

Сравнительный анализ параметров и характеристик резистивных элементов показывают, что использование тонкого эпитаксиального n-слоя с исходным удельным сопротивлением ρ_n0 от 7 до 120 Ом·см с введением радиационных дефектов с концентрацией N_РД от 4·10¹³ см^-3 для ρ_n0=120 Ом·см до 7,5·10¹⁴ см^-3 для ρ_n0=7 Ом·см путем облучения резистивных элементов ускоренными электронами (3,5 МэВ) дозой Ф от 1,6·10¹⁵ см^-2 для ρ_n0=120 Ом·см до 3,1·10¹⁶ см^-2 для ρ_n0=7 Ом·см (см. фиг.2) позволяет значительно уменьшить номинальное сопротивление мощного кремниевого резистора-шунта в сравнении с прототипом

для ρ_n0=120 Ом·см R_ном уменьшается с 310 мОм до 9,4 мОм, для ρ_n0=20 Ом·см R_ном уменьшается с 51,6 мОм до 1,58 мОм, для ρ_n0=7 Ом·см R_ном уменьшается с 18 мОм до 0,54 мОм

при сохранении максимально допустимой рабочей температуры резистивных элементов и низкой себестоимости их изготовления. Такие резисторы могут быть использованы в качестве шунтов.

Таблица 1 Исходное удельное сопротивление^* 120 Ом·см Максимально допустимая температура резистивных элементов (T_rm) 130÷135°С Техническое решение Доза облучения Ф, см^-2 Температура отжига, °С Сопротивление, R_ном, мОм ТХС, % Прототип 1,1·10¹⁵ 280 310 ±8 Предлагаемое техническое решение  
1,5·10¹⁵ 300 8,8 +18 305 8,9 +16 315 9,0 +13 325 9,0 +17 330 8,9 +20 280 8,6 +17 300 8,9 +13 1,6·10¹⁵ 305 9,2 +9 315 9,4 ±2 325 9,5 -8 330 9,7 -14 1,7·10¹⁵ 300 10,3 -19 305 10,2 -16 315 10,0 -14 325 10,3 -17 330 10,5 -20

Таблица 2 Исходное удельное сопротивление^* 20 Ом·см Максимально допустимая температура резистивных элементов (T_rm)=180÷185°С Техническое решение Доза облучения Ф, см^-2 Температура отжига, °С Сопротивление R_ном, мОм ТХС, % Прототип 6,6·10¹⁵ 280 51,6 ±4 Предлагаемое техническое решение 0,9·10¹⁶ 300 1,45 +19 305 1,5 +17 315 1,55 +14 325 1,53 +16 330 1,51 +18 1·10¹⁶ 280 1,48 +18 300 1,5 +14 305 1,54 +8 315 1,56 ±6 325 1,58 -9 330 1,61 -13 1,1·10¹⁶ 300 1,7 -18 305 1,68 -16 315 1,66 -13 325 1,7 -15 330 1,74 -19

Таблица 3 Исходное удельное сопротивление^* 7 Ом·см Максимально допустимая температура резистивных элементов (T_rm) 200÷210°С Техническое решение Доза облучения Ф, см^-2 Температура отжига, °С Сопротивление R_ном, мОм ТХС, % Прототип 2,1·10¹⁶ 280 18,0 ±6 Предлагаемое техническое решение 3·10¹⁶ 280 18,0 ±6 300 0,5 +18 305 0,51 +15 315 0,52 +12 325 0,52 +17 330 0,51 +19 3,1·10¹⁶ 280 0,48 +18 300 0,5 +12 305 0,52 +5 315 0,54 ±8 325 0,55 -9 330 0,56 -15 3,2·10¹⁶ 300 0,59 -20 305 0.57 -15 315 0,57 -13 325 0,59 -16 330 0,6 -18 * Примечание: для прототипа - исходное удельное сопротивление кремния до облучения и отжига (ρ₀), для предлагаемого технического решения - исходное удельное сопротивление высокоомного эпитаксиального слоя (ρ_n0).

Отклонение дозы облучения и связанной с ней концентрации дефектов на ±10% или температуры на ±10°С от указанной в предлагаемом техническом решении приводит к недопустимому ухудшению ТХС (норма для ТХС≤±10%). Так же показано, что использовать дозу облучения по предлагаемому способу, а отжиг по прототипу (Т_отж=280°С) недопустимо, так как ТХС таких элементов превышает норму. Таким образом, подтверждается необходимость и достаточность отличительных признаков предлагаемого технического решения.

Отличие режимов облучения и отжига от указанных в прототипе [3], по-видимому, обусловлено образованием другой совокупности радиационных дефектов в эпитаксиальном n-слое после, так называемого, «отрицательного» отжига.

К преимуществам предлагаемой конструкции и способа изготовления мощного полупроводникового резистора-шунта относятся:

- возможность расширения границ номинального сопротивления резисторов в область низких значений при сохранении температурной стабильности и себестоимости изготовления;

- расширение функциональных возможностей мощных полупроводниковых резисторов - использование их в качестве шунтов.

Например, в системе эвакуации энергии в аварийных режимах эксплуатации сверхпроводящего ускорителя «Нуклотрон» используется ключ, состоящий из четырех параллельно соединенных мощных быстродействующих тиристоров ТБ373-2000-20 [1].

Для выравнивания быстро нарастающих токов использовались мощные резисторы-шунты с номиналом R_ном=0,5 мОм, сопоставимым с динамическим сопротивлением тиристора (r_T). Однако из-за того, что ТХС таких резисторов-шунтов превышала +100%, их применимость в качестве датчиков для мониторинга распределения тока ограничена максимально допустимым перегревом резистивного элемента, не превышающим 30°С.

Предлагаемое техническое решение позволяет изготовить резисторы с R_ном=0,5 мОм, ТХС≤±10% и допустимым перегревом не менее 100°С и, как следствие, увеличить выделяемую мощность примерно в три раза. Работа предлагаемых резисторов-шунтов в устройстве [1] заключается в следующем: при параллельном включении тиристоров сопротивление резисторов-шунтов является добавочным (балластным) и способствует выравниванию токов в параллельных цепях. Кроме того, поскольку собственная индуктивность таблеточных резисторов ничтожна мала, они могу быть использованы как датчики тока, для этого в корпусе должны быть потенциальные выводы. То есть при протекании силового тока через токовые контакты резистора с потенциальных контактов снимается потенциал (падение напряжения) и подается на регистрирующий прибор с целью мониторинга и т.п.

В таблице 4 показана возможность расширения нижней границы номинальных сопротивлений уже имеющихся типов высокотемпературных резисторов (ТУ 16-93.ЕАИГ.434129.001ТУ).

Таблица 4 Тип резистора R_ном, мОм Согласно ТУ 16-93. ЕАИГ.434129.001 ТУ Прототип [3] Предлагаемое решение РК223 1000 74 3,6 РК233 560 40 2,5 РК243 390 21 1,5 РК253 270 11 0,9 РК273 150 6 0,25

Источники информации

1. Асина С.С., Смирнов А.А., Карпинский В.Н., Кондрашов Е.И. «Исследование возможности применения мощных кремниевых шунтов в системе питания сверхпроводящего ускорителя». Электротехника, №9, 2006, стр.70 (аналог конструкции).

2. Патент РФ №2169411, кл. H01L 29/30, 21/263, опубл. 20.06.2001 (аналог способа).

3. Патент РФ №2284610, кл. H01L 21/263, опубл. 27.09.2006 (прототип).

Изобретение относится к конструированию и технологии изготовления силовых полупроводниковых приборов и может быть использовано в производстве мощных кремниевых резисторов таблеточного исполнения, в частности резисторов-шунтов, характеризующихся низким значением номинального сопротивления 0,2÷1 мОм с пониженной температурной зависимостью сопротивления в рабочем интервале температур. Техническим результатом изобретения является расширение интервала номинальных сопротивлений в область низких значений (≤5 мОм) при сохранении температурной стабильности и себестоимости изготовления и, как следствие, расширение функциональных возможностей мощных кремниевых резисторов - использование их в качестве шунтов. Сущность изобретения: в мощном полупроводниковом резисторе, состоящем из резистивного элемента, выполненного в виде кремниевого диска n-типа электропроводности с исходным удельным сопротивлением от 7 Ом·см до 120 Ом·см, содержащего радиационные дефекты, резистивный элемент состоит из сильнолегированной n⁺-подложки и тонкого высокоомного эпитаксиального n-слоя, при этом радиационные дефекты имеют концентрацию N_pд [см^-3] в зависимости от исходного удельного сопротивления высокоомного эпитаксиального слоя ρ_n0 [Ом·см] от 4·10¹³ см^-3 для ρ_n0=120 Ом·см до 7.5·10¹⁴ см^-3 для ρ_n0=7 Ом·см, при этом радиационные дефекты получают путем облучения ускоренными электронами с энергией Е=2÷5 МэВ с последующим термическим отжигом. 2 н.п. ф-лы, 4 табл, 2 ил.

1. Мощный полупроводниковый резистор-шунт, состоящий из резистивного элемента, выполненного в виде кремниевого диска n-типа электропроводности с исходным удельным сопротивлением от 7 до 120 Ом·см, содержащего радиационные дефекты, отличающийся тем, что резистивный элемент состоит из сильнолегированной n⁺-подложки и тонкого высокоомного эпитаксиального n-слоя, при этом радиационные дефекты имеют концентрацию N_рд [см^-3] в зависимости от исходного удельного сопротивления высокоомного эпитаксиального слоя ρ_n0 [Ом·см] от 4·10¹³ см^-3 для ρ_n0=120 Ом·см до 7.5·10¹⁴ см^-3 для ρ_n0=Ом·см.

2. Способ изготовления мощного полупроводникового резистора-шунта, включающий создание в кремниевом резистивном элементе диффузионных приконтактных областей и металлических контактов к ним, введение радиационных дефектов путем облучения ускоренными электронами с энергией Е=2÷5 МэВ с последующим термическим отжигом, отличающийся тем, что облучение проводят дозой Ф [см^-2] в зависимости от исходного удельного сопротивления высокоомного эпитаксиального слоя ρ_n0 [Ом·см] от 1,6·10¹⁵ см^-2 для ρ_n0=120 Ом·см до 3,1·10¹⁶ см^-2 для ρ_n0=7 Ом·см, термический отжиг проводят в интервале температур 305÷325°С.