Способ регулирования величины заряда обратного восстановления полупроводниковых приборов с заданной точностью

 

Использование: изобретение относится к силовой полупроводниковой технике и может быть использовано при изготовлении тиристоров и диодов. Сущность изобретения: способ включает регулирование величины заряда обратного восстановления Qrr, определяемой соотношением Q3-QQфiQ3+Q , где Qз - требуемое значение Qrr для полупроводниковых приборов, Qфi - фактически измеренное значение Qrr у i-го полупроводникового прибора, Q - величина допустимого отклонения Qфi от Qз путем облучения партии выпрямительных элементов, на которых предварительно измерены значения Qrr (Q0i) и для данного типа полупроводниковых приборов и режима облучения установлена зависимость (F) изменения Qrr как функции от дозы облучения () потоком быстрых электронов, при котором дозу облучения для i-го выпрямительного элемента устанавливают исходя из зависимости F, соответственно разнице между Q0i и Qз, и у каждого i-го выпрямительного элемента, неудовлетворяющего условию (I), после облучения измеряют Qrr (Q1i) и для него устанавливают свою зависимость Fi изменения Qrr от , после чего проводят повторное облучение, дозу которого 2i для i-го выпрямительного элемента устанавливают исходя из Fi соответственно разнице между Q1i и Qз. 2 табл.

Изобретение относится к области силовой полупроводниковой техники и может быть использовано при изготовлении тиристоров и диодов.

Известны способы, например [1], регулирования заряда обратного восстановления (Qrr) или времени обратного восстановления (trr) у полупроводниковых приборов путем проведения диффузии золота (Au) в базовые области полупроводниковой структуры.

Недостатком этого способа и аналогичных ему является то, что режим диффузии Au устанавливается единым для всех полупроводниковых структур партии без учета исходных значений Qrr у полупроводниковых структур до проведения диффузии. Поэтому полупроводниковые приборы, изготовленные с использованием этого способа, характеризуются большими различиями в величине Qrr и trr, что ограничивает возможность их использования при последовательном и параллельном соединении.

Известен способ [2] уменьшения разброса заряда обратного восстановления для мощных диодов и тиристоров, в котором для достижения соотношения: Q3-QQфiQ3+Q (I) , где Q3 - требуемое значение Qrr для полупроводникового прибора; Qфi - фактически измеренное значение Qrr у i-го полупроводникового прибора; Q - величина допустимого отклонения Qфi от Q3, проводят облучение партии выпрямительных элементов, на которых предварительно измерены значения Qrr (Qoi) и для данного типа полупроводниковых приборов и режима облучения установлена зависимость (F) изменения величины заряда обратного восстановления (Qrr) как функции от дозы облучения () , потоком быстрых электронов, -квантов или протонов, при котором дозу облучения для i-го выпрямительного элемента (1i) устанавливают исходя из зависимости F соответственно разнице между Q0i и Q3.

Недостатком данного способа является то, что функция F для разных выпрямительных элементов может существенно различаться, поэтому, хотя для каждого i-го выпрямительного элемента известно желаемое изменение заряда обратного восстановления (Q3 - Q0i), фактические значения Qrr после облучения (Q1i) у многих полупроводниковых приборов на недопустимую величину (более чем на Q) отличаются от Q3. Это обусловлено тем, что изготовленные полупроводниковые структуры из-за неполной воспроизводимости технологического процесса характеризуются несколько отличными друг от друга геометрическими и электрофизическими параметрами. Поэтому процент выхода полупроводниковых приборов, изготовленных по способу [2], удовлетворяющих условию (1), остается низким.

Задача изобретения - устранение перечисленных выше недостатков, а именно повышение процента выхода полупроводниковых приборов с заданной точностью величины заряда обратного восстановления. Предлагается способ регулирования величины заряда обратного восстановления полупроводниковых приборов с заданной точностью, определяемой соотношением: Q3-QQфiQ3+Q (I) путем облучения партии их выпрямительных элементов, на которых предварительно измерены значения Qrr (Q0i) и для данного типа полупроводниковых приборов и режима облучения установлена зависимость (F) изменения величины заряда обратного восстановления (Qrr) как функции от дозы облучения () , потоком быстрых электронов, -квантов или протонов, при котором дозу облучения для i-го выпрямительного элемента (1i) устанавливают исходя из зависимости F, соответственно разнице между Q0i и Q3, после облучения у всех выпрямительных элементов измеряют Qrr и для каждого i-го выпрямительного элемента, не удовлетворяющего условию (1), устанавливают свою зависимость Fi изменения Qrr от , после чего проводят повторное облучение, дозу которого (2i) для i-го выпрямительного элемента устанавливают исходя из Fi соответственно разнице между Q1i и Q3.

Отработка предлагаемого способа проводилась на партии выпрямительных элементов быстровосстанавливающихся диодов типа Д143-500, выпрямительные элементы диаметром 40 мм в количестве 30 штук. Полупроводниковые структуры изготавливались из кремния марки КОФ-44-80 и имели толщину 400 мкм. Изготовление проводилось на АО "Электровыпрямитель" по серийному технологическому процессу. Для данных полупроводниковых приборов значение Q3 составляло 125 МкКл, а Q3 - 15 МкКл. Измерение Qrr проводилось при Tj = 170oC, IF = 500 А, diF/dt = 100 А/мкс. Значения Q0i, измеренные у выпрямительных элементов партии до облучения, приведены в табл. 1, столбец 2.

Заряд обратного восстановления у полупроводниковых приборов для широкого диапазона значений времени жизни неравновесных носителей заряда в базовой области с хорошей точностью можно считать прямопропорциональным . Поскольку в процессе электронного облучения остальные геометрические и электрофизические параметры полупроводниковых структур изменяются несущественно, можно считать, что зависимость (F) изменения Qrr как функции от аналогична зависимости изменения как функции . Поэтому при расчете дозы облучения для i-го выпрямительного элемента использовалось нижеприведенное соотношение (2), которое аналогично соотношению, использовавшемуся в [3] при описании изменения в процессе электронного облучения
где
KQ - максимальное значение коэффициента деградации для диодов данного типа при заданном режиме облучения. Значение KQ определялось заранее на других выпрямительных элементах диодов этого же типа. Облучение выпрямительных элементов проводилось на линейном ускорителе электронов "Электроника У-003". Максимальная плотность потока на облучаемой мишени была 4 10-8 А/см2, при этом энергия электронов составляла 7 МЭВ. Распределение плотности потока электронов (j) по мишени для выпрямительных элементов диаметром 40 мм приведено в табл. 2. Результаты облучения выпрямительных элементов приведены в табл. 1 в столбцах 3 - 8.

Из полученных результатов следует, что только 6 выпрямительных элементов (20% от общего числа облученных выпрямительных элементов) удовлетворяют условию (1).

После облучения на каждом выпрямительном элементе измерялось значение Qrr (Q1i) и для каждого i-го выпрямительного элемента вычислялось свое значение коэффициента деградации из соотношения (2).

,
Место расположения выпрямительного элемента на облучаемой мишени (n стр. - номер строки, n ст. - номер столбца), реальное время облучения (Tобл.реал.) и приведенное с учетом распределения j (Tобл.прив.), значения Q1i и KQi для исследовавшихся выпрямительных элементов приведены в табл. 1.

Выпрямительные элементы, не удовлетворяющие условию (1), подвергались повторному облучению, доза которого для i-го выпрямительного элемента (2i) выбиралась из соотношения

После повторного облучения на всех выпрямительных элементах измерялись значения Q (Q2i). Результаты облучения и измерений представлены в табл. 1 (столбцы 9 - 13).

Из полученных результатов следует, что практически все выпрямительные элементы (29 штук - 97% от общего числа) после повторного облучения удовлетворяют условию (1), что свидетельствует о высокой эффективности предлагаемого способа.

Источники информации
1. Патент США N 3445735, кл. 357-38, заявлен RCA 07.12.64, N 416521, опубл. 20.05.69.

2. Патент США N 4075037, кл. 148/1,5, 148/33, 5, 148/187, заявлен WEC 17.05.76, N 678278, опубл. 21.02.78.

3. Патент США N 3933527, кл. 148/1,5, 29/578, 148/186, 357/91, заявлен WEC 09.03.73, опубл. 20.01.76.


Формула изобретения

Способ регулирования величины заряда обратного восстановления Qrr полупроводниковых приборов с заданной точностью путем облучения партии их выпрямительных элементов, на которых предварительно измерены значения Qrr и для данного типа полупроводниковых приборов и режима облучения установлена зависимость F изменения Qrr как функции от дозы облучения потоком быстрых электронов, при котором дозу облучения для i-го выпрямительного элемента устанавливают из зависимости F, соответственно разнице между значением величины заряда обратного восстановления до облучения i-го выпрямительного элемента и требуемым значением величины заряда обратного восстановления, отличающийся тем, что у каждого i-го выпрямительного элемента, неудовлетворяющего условию
Qз - Q Qфi Qз + Q ,
где Qз - требуемое значение Qrr для полупроводниковых приборов;
Qфi - фактически измеренное значение Qrr у i-го полупроводникового прибора;
Q - величина допустимого отклонения Qфi от Qз,
после облучения измеряют значение Qrr, для него устанавливают свою зависимость Fi изменения Qrr от , после чего проводят повторное облучение, дозу которого 2i для i-го выпрямительного элемента устанавливают из Fi соответственно разнице величины заряда обратного восстановления после первого облучения и требуемого значения величины заряда обратного восстановления.

РИСУНКИ

Рисунок 1



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технологии полупроводниковых приборов, а более конкретно к методам радиационно-термической обработки диодов, работающих на участке пробоя вольтамперной характеристики, и может быть использовано в производстве кремниевых стабилитронов, лавинных вентилей, ограничителей напряжения и т.п

Изобретение относится к области электричества, а более конкретно к технологии изготовления биполярных полупроводниковых приборов: диодов, тиристоров, транзисторов

Изобретение относится к конструированию и технологии изготовления полупроводниковых приборов и может быть использовано в производстве мощных кремниевых резисторов таблеточного исполнения, имеющих высокую температурную стабильность сопротивления

Изобретение относится к микроэлектро нике и может быть использовано при изготовлении транзисторов в изделиях, эксплуатируемых в условиях воздействия радиации
Изобретение относится к полупроводниковой технологии, в частности к изготовлению источников света с излучением в зеленой, голубой и других областях спектра в зависимости от выбранного политока подложки
Изобретение относится к технике, связанной с процессами легирования и диффузии примесей в полупроводники и металлы, а именно к способам диффузионного перераспределения примеси с поверхности по глубине полупроводниковых пластин путем обработки в потоке электронного пучка, и может быть использовано в пространстве полупроводниковых приборов и интегральных микросхем

Изобретение относится к технологии создания сложных проводящих структур с помощью потока заряженных частиц и может быть использовано в микроэлектронике для создания сверхминиатюрных приборов, интегральных схем, запоминающих устройств и оптических элементов

Изобретение относится к технологии нейтронно-трансмутационного легирования (НТЛ) кремния при промышленном производстве на энергетических реакторах типа РБМК, широко применяемого в технологии изготовления приборов электронной и электротехнической промышленности

Изобретение относится к технологии получения полупроводниковых и диэлектрических материалов с заданными примесными диффузионными профилями и, в частности, может быть использовано при формировании сверхмелких и сверхглубоких р - n-переходов в полупроводниковых материалах для очистки от загрязняющих примесей полупроводниковых и диэлектрических материалов, а также для тотального изменения их оптических свойств и цвета

Изобретение относится к технологии создания сложных проводящих структур или структур с иными свойствами с помощью потока ускоренных частиц и может быть использовано в микроэлектронике для создания сверхминиатюрных приборов, интегральных схем, запоминающих устройств и оптических элементов
Наверх