СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СЛОИСТЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ СТРУКТУР Советский патент 1995 года по МПК H01L21/328 

Изобретение относится к области полупроводникового приборостроения, и предназначено для изготовления силовых кремниевых диодов и транзисторов.

Целью изобретения является повышение качества и воспроизводительности электрических параметров p-n-перехода слоистых полупроводниковых структур.

Суть данного изобретения представлена на фиг.1-4.

На фиг. 1 показано сплавление р⁺- и р-кремниевых пластин в присутствии алюминия; на фиг.2 выведение расплавленного алюминия через р⁺-кремний методом зонной перекристаллизации с градиентом температуры; на фиг.3 стравливание избыточного алюминия с поверхности р⁺-кремния; на фиг.4 сошлифовка базового р-слоя до заданной толщины формирование в базовом р-слое диффузией донорной примеси р⁺-слоя заданной толщины.

П р и м е р 1. Шлифованные микропорошком М20 пластины кремния марки КДБ 0,03 (концентрация бора 3˙10¹¹ см^-3) толщиной 300 мкм сплавляют со взятыми непосредственно после резки пластинами кремния марки КДБ 0,001 (концентрация бора 1,3х10²⁰ см^-3). Сплавление проводят методом капиллярного втягивания алюминия при 1313 К в течение 20 мин. Зону расплавленного алюминия выводят на поверхность сильнолегированной пластины КДБ 0,001 при 1473 К в течение 40 мин при градиенте температуры 20 град/см. Затем избыточный алюминий стравливают с поверхности кремния в кипящей соляной кислоте в течение 10 мин. После этого сплавную р⁺-р-структуру отжигают при 1523 К в течение 6 ч. Далее сплавную структуру шлифуют с двух сторон до толщины более высокоомного базового слоя 40 мкм и общей толщины р⁺-р-структуры 250 мкм. В базовый р-слой проводят диффузию мышьяка с поверхностной концентрацией 4х10²⁰ см^-3 при 1423 К в течение 8 ч ампульным методом. На полученные таким образом сплавно-диффузионные р⁺-р-n⁺-структуры с обеих сторон наносят омические контакты система металлов ванадий-серебро, пластины разделяют на шестигранные кристаллы с диагональю 3,5 мм, травят боковые грани кристаллов в растворе плавиковой и азотной кислот, защищают их полисилоксановой пленкой, напаивают на диодные кристаллодержатели и герметизируют в диодном корпусе типа КД-9. Изготовленные таким образом диоды испытывают на соответствие основным требованиям, предъявляемым к ограничительным диодам с импульсной мощностью 1,5 кВт.

П р и м е р 2. По технологии, показанной в примере 1, изготавливают сплавно-диффузионные р⁺ р n⁺-структуры сплавлением пластин кремния марок КДБ 0,005 и КДБ 0,25 диффузию мышьяка ведут при 1423 К в течение 50 ч. Толщина базового р-слоя составляет 30 мкм, толщина диффузионного n⁺-слоя 20 мкм. Изготовленные на основе таких структур ограничительные диоды имеют напряжение пробоя 30 В при токе 1 мА и обратные токи 1 0,05 мкА (при требовании 5 мкА). Предельная импульсная мощность образцов достигает 3,3 кВт (требование 1,5 кВт).

П р и м е р 3. По технологии, описанной в примере 1, изготавливают сплавно-диффузионных p⁺ p n⁺-структур, при сплавлении которых используют кремний марок КДБ 0,005 и КДБ 2,0. Диффузию мышьяка ведут в течение 8 ч при 1423 К. Толщина базового р-слоя составляет 30 мкм, толщина n⁺-диффузионного слоя 7 мкм. На сплавно-диффузионные структуры наносят омические контакты, разрезают на шестигранные кристаллы с диагональю 7 мм, травят, защищают полисилоксановой пленкой и проводят их сборку в диодном корпусе типа КД-11. Напряжение пробоя полученных таким образом образцов при токе 1 мА составляет 86 В, обратные токи 0,2 мкА (требование 5 мкА) предельная импульсная мощность составляет 6,45 кВт (требование для такого касса ограничительных диодов 5 кВт).

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СЛОИСТЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ СТРУКТУР, включающий сплавление кремниевых пластин в присутствии алюминия методом зонной перекристаллизации с градиентом температуры и диффузию легирующей примеси, отличающийся тем, что, с целью повышения качества и воспроизводимости электрических параметров p n-перехода слоистых полупроводниковых структур, сильнолегированную кремниевую пластину p-типа проводимости с концентрацией акцепторной примеси более или равной 10¹⁹ см^-3 сплавляют с второй кремниевой пластиной p-типа проводимости, легированной до концентрации акцепторной примеси менее 10¹⁹ см^-3, p-слой полученной p⁺ p-структуры уменьшают до заданной толщины, затем диффузией донорной примеси с поверхностной концентрацией равной или более концентрации акцепторной примеси в p-слое образуют на заданной глубине n⁺-p-переход.