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Diese Erfindung bezieht sich auf Thyristoren (einschließlich
lichtaktivierte Thyristoren) mit
Überspannungs-selbstschutzfunktion vom Durchschlagtyp und insbesondere auf ein
Thyristor-Herstellungsverfahren, welches die
Durchbruchspannung, bei der der Durchbruch auftritt, genau ausführen
kann und insbesondere zur Herstellung von Thyristsoren
verwendet wird, welche für eine Anwendung zur
Hochspannungsumwandlung bei Gleichstrom-Energieübertragung
eingesetzt werden.
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Auf dem Gebiet der Hochenlastthyristoren, welche für
Hochspannungs-Übertragungsanwendungen angewandt werden, sind
Thyristoren mit Überspannungs-Selbstschutzfunktion
entwickelt worden. Viele dieser Thyristoren mit
Überspannungsschutz sind vom Lawinentyp. Dieser Typ von Thyristor ist
beschrieben in "Controlled Turn-on Thyristors" von Victor A.
K. Temple, IEEE, Trans. Electron Devices, ED-30, S. 816-824
(1983) GE.
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Im Fall dieses Lawinentyps, ist in einem Teil der P-Gate-
Basis-Schicht eines Thyristors von PNPN-Struktur ein Bereich
ausgebildet, in welchem das Auftreten eines
Lawinendurchbruchs wahrscheinlicher ist als in anderen
Teilen. Beim Betrieb des Überspannungsschutzes tritt der
Lawinendurchbruch zuerst in dem Bereich durch eine
Übergangsspannung bei Ansteigen einer Überspannung auf, und
so fließt ein nichtzerstörender Strom so durch den Bereich,
daß ein Leitthyristor eingeschaltet wird und anschließend
ein Hauptthyristor eingeschaltet wird, um die Überspannung
abzubauen, wodurch der Thyristor geschützt wird.
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Bei einem Zwischenverfahren bei der Herstellung von
Vorrichtungen vom Lawinentyp wird ein Gate-Basis-Bereich für den
Lawinendurchbruch ausgebildet. Wenn er fertiggestellt ist,
haben daher die Vorrichtungen verschiedene Durchbruch-
Spannungen aufgrund von Veränderungen im Material oder im
Verfahren. Da die Durchbruchspannung positive
Temperaturabhängigkeit hat, ist die Durchbruchspannung
natürlich temperaturabhängig. Dies bedeutet, daß die
Durchbruchspannung bei Zimmertemperaturen höher ist als bei
hohen Temperaturen, was es schwierig macht,
Thyristorvorrichtungen zu entwickeln, insbesondere bezüglich
ihrer Durchbruchspannungen und di/dt-Raten.
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Ein Thyristor mit Überspannungs-Selbstschutz vom
Durchschlagtyp ist veröffentlicht in einer Veröffentlichung
mit dem Titel "Laser Trimming of Thyristors to Add an
Overvoltage Self-Protected Turn-on Feature" von J. X.
Przybysz, IEEE Power Electronics Specialists Conference
1985, S. 463-468.
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Fig. 3 zeigt eine Modifikation des Thyristors vom
Durchschlagtyp, der in Fig. 2 auf Seite 464 der obigen
Veröffentlichung dargestellt ist, auf den die vorliegende Erfindung
nicht angewandt ist. Diese Vorrichtung umfaßt einen
Hauptthyristor mit einer Vier-Schicht-Struktur, umfassend
eine P-Emitterschicht 1, eine N-Basis-Schicht 2, eine P-
Gate-Basis-Schicht 2 und N-Emitter-Schichten 4a; einen
Leitthyristor mit einer Vierschicht-Struktur, umfassend eine
P-Emitter-Schicht 1, eine N-Basis-Schicht 2 und eine P-Gate-
Basis-Schicht 3, welche alle dem Hauptthyristor gemeinsam
sind und N-Emitter-Schichten 4b, umgeben von N-Emitter-
Schichten 4a; und eine Vertiefung 20 des Gate-Teils, die mit
dem Leitthyristor umgeben ist. Die Bezugszahl 6 bezeichnet
eine Anodenelektrode, 7 eine Kathodenelektrode, 8 eine Gate-
Elektrode und 9 eine Verstärkungs-Gate-Elektrode (eine
Kathoden-Elektrode des Leit-thyristors).
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In diesem Durchschlagtyp ist eine Raumladungsschicht 5 (das
Gebiet zwischen den gestrichelten Linien 5a, 5b) in einem
Übergang 11 zwischen der P-Gate-Basis-Schicht 3 und der N-
Basis-Schicht 2 durch eine an den Thyristor angelegte
Vorwärtsspannung ausgebildet, und dieser Bereich 5 dehnt sich
mit steigender Vorwärtsspannung aus. Wenn die
Vorwärtsspannung auf die Durchbruchspannung (im folgenden als
Selbstschutz-Durchbruchspannung bezeichnet) bis zu dem Punkt
ausgedehnt wird, an dem der Selbstschutzbetrieb beginnt,
erreicht die Grenze 5a der Raumladungsschicht 5 den Boden 20a
der Vertiefung der P-Gate-Basis-Schicht 3, so daß ein
Durchschlag auftritt. Folglich wirkt der Strom, welcher
durch den Übergang 11 fließt, als Gate-Strom des
Leitthyristors (1, 2, 3, 4b), um ihn einzuschalten.
Unmittelbar nachdem der Leitthyristor eingeschaltet ist,
wird der Hauptthyristor (1, 2, 3, 4a) sicher eingeschaltet,
wodurch der Hauptthyristor geschützt wird.
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Die Raumladungsschicht 5, welche sich auf den P-Gate-Basis-
Bereich 3 erstreckt, wird schmal, da die
Verunreinigungskonzentration der Schicht 3 viel höher ist
als die der N-Basis 2. Obwohl es auf Laborstufe möglich ist,
ist es daher sehr schwierig, die Selbstschutz-
Durchbruchspannung genau zu steuern, um die Erfordernisse
der Massenherstellung zu erreichen.
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Fig. 4A zeigt ein Strukturmodell eines
Durchschlagtransistors, wogegen 4B eine grafische Darstellung ist, zeigend
die Beziehung zwischen einem Abstand WPB vom Boden 20a
der Vertiefung zum Übergang 11 und eine Durchschlagspannung
Vbo, bei der der Durchbruch in der P-Gate-Source-Schicht 3
auftritt. Wie aus Fig. 4B ersehen werden kann, verändert
sich die Durchbruchspannung Vbo stark, wenn sich der Abstand
WPB leicht verändert. Es läßt sich daher feststellen, daß
die genaue Steuerung der Selbstschutz-Durchbruchspannung
schwierig zu erreichen ist. (Es sei angemerkt, daß in Fig.
4B WPB durch eine lineare Skala dargestellt ist, wogegen
Vbo durch die logarithmische Skala dargestellt ist.) Der
Abstand WPB verändert sich mit dem Profil der Unreinheit-
Konzentration der P-Gate-Basis-Schicht.
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Um die obigen Probleme zu lösen, ist es notwendig, die Tiefe
der Vertiefung jedes Thyristor-Pellets, zum Beispiel durch
Überwachung mit einem Voltmeter zu bestimmen, um für die P-
Gate-Basis-Schicht unter der Vertiefung den Durchschlag
genau bei einer Selbstschutz-Durchbruchspannung zu bewirken.
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Wie oben beschrieben, sind die Probleme des herkömmlichen
Verfahrens bei der Thyristor-Herstellung mit Überspannungs-
Selbstschutz, daß es schwierig ist, die Selbstschutz-
Durchbruchspannung bei einem Herstellungszwischenprozeß zu
bestimmen; und daher variieren die gesamten Vorrichtungen in
ihrer Durchbruchspannung stark. Das Verfahren, welches das
Voltmeter zur Überwachung benutzt, kann die obigen Probleme
lösen, aber ist nicht geeignet zur Massenherstellung, da es
viele Herstellungsschritte einschließt.
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Es ist dementsprechend Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
ein Thyristor-Herstellungsverfahren zu schaffen, das
Massenherstellung eines Thyristors ermöglicht, in dem die
Schwankungen in der Selbstschutz-Durchbruchspannung klein
sind bei im wesentlichen derselben Herstellungsausbeute und
denselben Herstellungskosten wie im Fall der Herstellung
eines gewöhnlichen Thyristors.
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Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung wird ein
Verfahren zum Lösen der obigen Aufgabe unter Bezugnahme auf
eine Ausführungsform von Fig. 1 beschrieben, in welcher ein
Leitungstyp der N-Typ ist, wogegen ein entgegengesetzter
Leitungstyp der P-Typ ist.
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur
Herstellung einer Halbleitereinrichtung mit Überspannungs-
Selbstschutz vom Durchschlagtyp. Das Verfahren umfaßt die
folgenden Schritte bei der Herstellung eines Thyristors mit
Vier-Schicht-Struktur von N-Emitter-Schichten 4a, 4b, einer
P-Gate-Basis-Schicht 3, einer N-Basis-Schicht 2 und einer P-
Emitter-Schicht 1:
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(a) Einen Schritt der Herstellung einer Vertiefung 20 in
einer P-Gate-Basis-Schicht 3 auf ihrer offenen Oberfläche an
der oberen Oberfläche eines Substrats. In diesem Schritt
wird die Vertiefung 20 bis auf eine Tiefe ausgebildet, in
der eine Raumladungsschicht, die in der Gate-Basis-Schicht 3
hergestellt wird, wenn eine vorbestimmte Durchbruchspannung
Vbo zum Selbstschutz an den Thyristor gelegt wird,
mindestens den Boden 20a der Vertiefung erreicht, und der Boden
20a der Vertiefung erstreckt sich bis in die Nähe der
Verbindung zwischen der Gate-Basis-Schicht 3 und der
Emitter-Schicht 2.
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(b) Einen Schritt des Einbringens von P-Unreinheiten aus dem
Boden 20a der Vertiefung in die Gate-Basis-Schicht 3, um
einen Bereich 3· niedriger Unreinheitenkonzentration genau
unterhalb des Bodens 20a der Vertiefung zu bilden. Die Menge
(Atome/cm²) der P-Unreinheiten ist im wesentlichen gleich ND
· 1, welches das Produkt zwischen der Tiefe 1 (cm) der
Raumladungsschicht ist, die in der N-Basis-Schicht erzeugt
wird, wenn die Durchbruchspannung auf den Thyristor
angewandt wird, und der Unreinheitenkonzentration ND (Atome/cm³)
der N-Basis-Schicht 2.
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(c) Einen Schritt des Bildens einer Elektrode 18 auf der
Oberfläche der Vertiefung 20a.
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Die Menge (Atome/cm²) der P-Unreinheiten, welche vom Boden
der Vertiefung eingebracht werden, ist als Menge pro
Einheitsfläche (cm²) der Verbindungsfläche definiert.
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Die vorliegende Erfindung benutzt die folgenden
Thyristorfunktionen.
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Wenn eine vorbestimmte Vorwärtsspannung Vbo, die gleich der
Selbstschutzspannung ist, an den Thyristor gelegt wird, wird
eine Rückwärtsspannung, die im wesentlichen der
Vorwärtsspannung gleich ist, über den Übergang 11 zwischen
der P-Gate-Basis-Schicht 3 und der N-Basis-Schicht 2
angelegt, wodurch das Raumladungsgebiet 5 gebildet wird, so daß
es sich auf beiden Seiten des Übergangs 11 erstreckt. Das
Produkt ND · 1 (Atome/ cm²) der Tiefe 1 (cm) und der
Unreinheitenkonzentration ND (Atome/cm³) der Raumladungs-
Schicht auf der Seite der N-Basis-Schicht 2, das heißt, die
Menge (Atome/cm²) der Unreinheiten pro Quadratzentimeter der
Raumladungs-Schicht auf der Seite der N-Basis-Schicht wird
gleich der entsprechenden Menge (Atome/cm²) der Unreinheiten
der Raumladungs-Schicht auf der P-Gate-Basis-Schicht.
Zusätzlich wird, wenn die Vorwärtsspannung Vbo und ND
bestimmt werden, ND · 1 aus theoretischer Berechnung bestimmt.
Daher ist es beim Massenherstellungsverfahren möglich, die
Menge der P-Unreinheiten in der P-Gate-Basis-Schicht 3·,
welche sich vom Boden 20a der Vertiefung (auf der
Oberfläche, auf der die Elektrode 18 ausgebildet ist) bis zu
einem Abschnitt des Übergangs 11 erstreckt, der genau
unterhalb der Vertiefung ist, im wesentlichen gleich ND · 1
zu bemessen. In einem solchen Thyristor tritt der
Durchschlag in der P-Gate-Basis-Schicht 3· unter dem Boden
20a der Vertiefung bei der Vorwärtsspannung Vbo auf.
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In der vorliegenden Erfindung wird der Boden 20a der
Vertiefung 20 in der Nähe des Übergangs 11 zwischen den
Basis-Schichten 2 und 3 ausgebildet. Das heißt, die
Vertiefung wird so gebildet, daß ihr Boden 20a einen Bereich
innerhalb eines Übergangsbereichs erreichen kann, in welchem
der Leitungstyp vom P-Typ auf den N-Typ wechselt, in welchem
die Menge (Atome/cm²) der Unreinheiten pro Einheitsfläche
des Übergangs 11 unter dem Boden 20a der Vertiefung
verglichen mit ND · 1 vernachlässigbar gering wird. In der
vorliegenden Erfindung ist daher die Selbstschutz-
Durchbruchspannung Vbo, bei welcher der Durchschlag
auftritt, durch die Menge der Unreinheiten pro Einheitsfläche
des Übergangs 11 bestimmt, welche vom Boden 20a der
Vertiefung eingebracht werden. Die Tiefe der Vertiefung 20 hat
keine direkte Wirkung auf die Durchbruchspannung Vbo. Die
Menge der einzubringenden Unreinheiten wird zum Beispiel
durch Verwendung einer Ionen-Implantationstechnik
kontrolliert. Daher können die Veränderungen in der Selbstschutz-
Durchschlagspannung wesentlich verringert werden.
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Der Grund für die Erfindung wird nun beschrieben.
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Fig. 2A und 2B zeigen die elektrische Raumladungsdichte p
und das elektrische Feld E in einer PN-geschichteten
Verbindung mit umgekehrter Vorspannung. Fig. 2C zeigt die
Lage X0 des PN-Übergangs, das ende X1 einer Raumladungs-
Schicht auf der Seite der P-Schicht und das Ende X2 der
Raumladungs-Schicht auf der Seite der N-Schicht. Die
Abszissenachse stellt den Abstand X in der Richtung dar, die
zur Verbindungsebene normal ist. In Fig. 2A, stellen Xp und
Xn die Teilbreiten der Raumladungs-Schicht (Verarmungs-
Schicht) in der P-Schicht bzw. der N-Schicht des Übergangs
dar, und daher ist die Gesamtbreite der Raumladungs-Schicht
W = Xp + Xn. Die elektrische Ladungsdichte p ist gegeben
durch das Produkt der Ladung q (Absolutwert) der Elektronen-
und der Unreinheitenkonzentration. Das heißt, die P-Schicht
und die N-Schicht haben eine Unreinheitenkonzentration von
-qNA, bzw. qND. Die elektrischen Ladungen qNA · Xp und qND ·
Xn der P- und N-Schichten pro Einheitsfläche der Verbindung
in der Raumladungs-Schicht sind einander gleich. Fig. 2B
zeigt die Verteilung des elektrischen Feldes, welche durch
Integrieren der Verteilung der elektrischen Ladung in Fig.
2A erreicht wird. Die Breite der Raumladungs-Schicht, welche
erreicht wird, wenn eine vorbestimmte Rückwärtsspannung
angelegt wird, kann auf Grundlage der Verteilung des
elektrischen Feldes gefunden werden.
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Es muß die Menge der Unreinheiten (P-) unter dem Boden 20a
der Vertiefung vernachlässigbar klein verglichen mit der
Menge der P-Unreinheiten von ND · Xn (Atome/cm²) sein,
welche nach Ausbildung der in Fig. 2C gezeigten Vertiefung
20 eingebracht werden, so daß eine p-Schicht 3· mit sehr
geringer Unreinheitenkonzentration gebildet werden kann.
Wenn darüber hinaus NA » ND berücksichtigt wird, muß
darüber hinaus eine Vertiefung 20 bis auf eine Tiefe
gebildet werden, die sehr nahe des PN-übergangs 11 in einem
Übergangsbereich vom P-Typ zum N-Typ ist.
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In üblichen Thyristoren wird ein Teil des N-Substrats für
die N-Basis-Schicht verwendet, und die P-Gate-Basis-Schicht
wird durch ein Diffundieren von Unreinheiten von der
Hauptoberfläche des Substrats gebildet. Daher kann ein
solcher
idealer, abrupter Übergang, wie in Fig. 2A gezeigt,
nicht ausgebildet werden. Die P- und N-Schichten sind
zueinander in der elektrischen Ladungsmenge pro Einheitsfläche in
der Raumladungsschicht gleich, so daß qNAxp = qNDXn. Falls
die Selbstschutzspannung Vbo bestimmt wird, so wird NAXp aus
theoretischer Berechnung gefunden. Xn kann daher aus Vbo und
ND als Xn = NAXp/ND berechnet werden. Die Menge (qNDXn) der
elektrischen Ladungen pro Einheitsfläche der P--Schicht 3·
unter dem Boden der Vertiefung in der Raumladungs-Schicht
kann auch gefunden werden. Die Erfindung kann vollständiger
aus der folgenden detaillierten Beschreibung verstanden
werden, die in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen
vorgenommen wird, wobei:
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Fig. 1A bis 1E grundsätzliche Herstellungsverfahren für
einen Thyristor vom Durchschlagtyp zeigen, der die
vorliegende Erfindung ausführt, insbesondere zeigt Fig. 1A
den Zustand des Thyristors vor Ausbildung der Vertiefung 20,
Fig. 1B den Zustand nach Ausbildung der Vertiefung 20, Fig.
1C den Zustand, in welchem eine vorbestimmte Menge von Bor-
Ionen in den Boden 20a der Vertiefung 20 implantiert ist,
und Fig. 1E zeigt eine Querschnittstruktur eines
vollständigen Durchschlag-Thyristors;
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Fig. 2A bis 2C Referenz-Diagramme zur theoretischen
Erklärung des Grundes für die vorliegende Erfindung sind;
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Fig. 3 eine Querschnittsansicht eines Thyristors ist,
welcher dem in Fig. 1E gezeigten Thyristor entspricht und ohne
Verwendung des Herstellungsverfahrens der vorliegenden
Erfindung hergestellt wird;
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Fig. 4A ein Querschnitt-Strukturmodell des Durchschlag-
Thyristors zeigt;
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Fig. 4B eine grafische Darstellung ist zeigend die
Beziehung zwischen der Durchbruchspannung Vbo und dem
Abstand WPB vom Vertiefungsfuß 20a zur Verbindung 11 des
Modells von Fig. 4A;
und
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Fig. 5 eine Veränderung des Transistors von Fig. 1E zeigt,
in welcher die Vertiefung 20 dem Querschnitt V-förmig ist.
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Vorgezogene Ausführungsformen dieser Erfindung werden unter
Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
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Wie in Fig. 1A gezeigt, werden P-Unreinheiten in ein
N-Halbleitersubstrat 2 von seinen Hauptoberflächen (die oberen und
unteren Oberflächen in der Abbildung) diffundiert, um eine
P-Emitter-Schicht 1 und eine P-Gate-Basis-Schicht 3 zu
bilden.
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Außerdem werden N-Unreinheiten selektiv in die P-Gate-Basis-
Schicht 3 unter Verwendung einer nicht gezeigten Maske
diffundiert, um N-Emitter-Schichten 4a für einen Hauptthyristor
und N-Emitter-Schichten für einen Leitthyristor zu bilden.
So wird eine Vier-Schicht-NPNP-Struktur erreicht, in welcher
ein Teil des N-Substrats 2 als N-Basis-Schicht 2 erhalten
wird.
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Anschließend wird, wie in Fig. 1B gezeigt, eine Oxidschicht
12 (SiO&sub2;) über die Hauptoberfläche (die obere Oberfläche in
der Abbildung) des Substrats auf Seite der Kathode
ausgebildet, und dann eine Vertiefung 20 durch Verwendung der
Oxidschicht als Maske ausgebildet. Das Bilden der Vertiefung
20 kann durch ein Laserverfahren, ein Naßätzverfahren, ein
Trockenätzverfahren wie CDE, ein Abziehsteinverfahren oder
eine Kombination daraus ausgeführt werden. In dieser
Ausführungsform kann die Vertiefung 20 durch
Abziehsteinschneiden und anschließendes leichtes Naßätzen
ausgebildet werden. Die Tiefe d der Vertiefung 20 ist so,
daß ihr Boden 20a eine in der P-Gate-Basis-Schicht 3
ausgebildete Raumladungs-Schicht 5 erreicht, wenn die
Selbstschutz-Durchbruchspannung Vbo an den Thyristor gelegt
wird. Darüber hinaus ist der Boden 20a in einer Lage
innerhalb des Übergangsbereichs (3·) des Leitungstyps vom P-
Typ zum N-Typ, bei der die Unreinheitenkonzentration
vernachlässigbar gering ist mit der Anzahl der Unreinheiten,
die durch das folgende Verfahren eingebracht werden, zum
Beispiel unterhalb 10¹&sup5; Atome/cm³. Wenn diese Erfordernis
erreicht wird, kann der Boden 20a der Vertiefung 20 unter
den Übergang 11 gehen. Außerdem kann, wenn diese Erfordernis
erreicht ist, die Vertiefung 20 im Querschnitt V-förmig
sein, wie in Fig. 5 gezeigt.
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Anschließend wird die Menge (Atome/cm²) der P-Unreinheiten
13, welche gleich dem Produkt ND · 1 (Atome/cm²) der
Unreinheitenkonzentration Nd (Atome/cm³) der N-Basis-Schicht 2 und
der Tiefe 1 (cm) der Raumladungsschicht 5, welche in der N-
Basis-Schicht 2 hergestellt wird, wenn die Selbstschutz-
Spannung an den Thyristor gelegt ist, wie in Fig. 1B
gezeigt, in den Boden der Vertiefung eingebracht, wie in Fig.
1C gezeigt. Es ist wünschenswert die Unreinheitenmenge durch
Verwendung einer Ionen-Implantationstechnik genau zu
steuern. Die Unreinheiten 14 können beliebige P-Unreinheiten wie
Bor oder Gallium sein.
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Anschließend wird, wie in Fig. 1D gezeigt, die Aktivierung
und Diffusion der implantierten Bor-Ionen durch
Wärmebehandlung ausgeführt, um einen gewünschten PN-Übergang 21
auszubilden.
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Nachdem die Oberfläche der Vertiefung 20 mit einer Molybdän-
Silicid-Schicht 17 (MoSi&sub2;) bedeckt wurde, werden
anschließend eine Anoden-Elektrode 6, eine Kathoden-Elektrode 7,
eine verstärkende Gate-Elektrode 9 und eine Gate-Elektrode
18 durch ein herkömmliches Verfahren alle aus Aluminium
hergestellt. Aluminium wird üblicherweise für die Gate-
Elektrode verwendet.
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Um guten ohmschen Kontakt zwischen dem Aluminium und dem
Silicium sicherzustellen, wird das Aluminium bei einer hohen
Temperatur gesintert, um eine Al-Si-Legierungsschicht zu
erzeugen, wobei die Unreinheitenmenge unter dem Boden 20a der
Vertiefung 20, welche genau gesteuert wurde, sich wegen der
Legierungsschicht unterscheiden würde. Aus diesem Grund ist
es wünschenswert, daß ein Metall wie Molybdän-Silicid
(MoSi&sub2;), welches keine Legierungsschicht mit Silicium bei
der Sintertemperatur von Aluminium bildet, auf der
Oberfläche der Vertiefung 20 vor dem Verdampfen des
Aluminiums aufgebracht wird. Statt MoSi&sub2; kann ein Ti-, Ni-
oder V-Silicid verwendet werden.
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Wenn eine Vorwärtsüberspannung an einen Thyristor gelegt
ist, der nach dem oben beschriebenen Verfahren hergestellt
ist, und eine Übergangsspannung bei einem Anstieg der
Überspannung die Selbstschutz-Durchbruchspannung Vbo
erreicht, tritt der Durchschlag in der Vertiefung 20 auf.
Folglich fließt ein vom Durchschlag resultierender Strom in
das Gate des Leitthyristors (1, 2, 3, 4b), so daß er
eingeschaltet wird, und der Hauptthyristor (1, 2, 3, 4a) wird
anschließend eingeschaltet, so daß der Thyristor vor der
Überspannung geschützt wird.
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Das Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung kann
auf Thyristoren ohne Leittransistor-Struktur angewandt
werden, auf herkömmliche elektrisch aktivierte Thyristoren oder
auf lichtaktivierte Thyristoren.
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Eine Schwierigkeit des üblichen Herstellungsverfahrens für
Thyristoren mit Überspannungs-Selbstschutz vom
Durchschlagtyp ist es, die Selbstschutz-Durchbruchspannung
Vbo in einem mittleren Herstellungschip genau zu bestimmen,
oder, daß es nicht geeignet zur Massenherstellung von
Thyristoren ist, da die Durchbruchspannung für jedes
Thyristor-Pellet überwacht werden muß, um eine Vertiefung 20
zu bilden. Falls die Unreinheitenmenge, die in die P--Schicht
niedriger Unreinheitenkonzentration unter dem Boden
20a der Vertiefung eingebracht ist, allein gesteuert wird,
kann jedoch nach dem Herstellungsverfahren der vorliegenden
Erfindung die Selbstschutz-Durchbruchspannung mit geringer
Veränderung leicht erhalten werden. Außerdem kann die
Unreinheitenmenge, die vom Boden 20a der Vertiefung
eingebracht wird, leicht gesteuert werden, zum Beispiel durch
Verwendung einer Ionen-Implantationstechnik. Das
Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung ist
geeignet zur Massenherstellung und in der Lage, vorhandene
Techniken zu verwenden.
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Folglich kann die vorliegende Erfindung ein
Herstellungsverfahren angeben, wodurch Thyristoren mit
geringer Schwankung in der Selbstschutz-Durchbruchspannung
bei derselben Ausbeute und denselben Kosten wie im Falle
herkömmlicher Thyristoren massenproduziert werden können.
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Die Verwendung eines Thyristors nach der vorliegenden
Erfindung erspart die Notwendigkeit eines Überspannungs-
Schutzschaltkreises, welcher in einer herkömmlichen
Vorrichtung vorgesehen ist, und verringert dadurch das
Volumen der Vorrichtung. Dies bringt die Vorteile einer
Kostenverringerung und hoher Zuverlässigkeit mit sich. Die
Selbstschutz-Durchbruchspannung ist nicht
temperaturabhängig, was den Aufbau der Vorrichtung erleichtert.