164167. lajstromszámú szabadalom • Eljárás katódoldali rövidrezárt "P" típusú tartományokkal rendelkező szilicium vezérelt dióda "P- N-P-N" átmenet előállítására

3 164167 4 kész átmenetek maratása igen nagy nehézséget jelent. Először azért, mert a maratás polírozott jellege miatt annak kivitelezése viszonylag hosszú ideig tart és így nagy lehetősége van annak, hogy az átmenetek többi alkatrészei is megmaródnak, másodszor pedig azért, mert a kész átmenet esetén, mely meglehetősen tagolt szerkezetű, a maró folyadékok visszamaradt részeit tökéletesen el kell távolítani. Ez a körülmény nagyban növeli a selejtszázalékot. A találmány kiküszöböli az eddig ismert hátrányokat, továbbá az előzőekben vázolt gyártástechnológiai nehézségeket és selejtnövelő műveleteket, mellyel egyidejűleg alacsony selejtszázalékot biztosító technológiát eredményez, melynek eredményeként nagy zárófeszültséggel és előnyös dinamikus tulajdonságokkal rendelkező „p-n-p-n" átmenetek előállítását teszi lehetővé. Ez utóbbiakat a „p" típusú csatornák pontos, ugyanakkor tetszőleges geometriák melletti kivitelezhetősége biztosítja, azaz lehetővé teszi ötvözött katód átmenet esetén is mind a nagy zárófeszültséghez, mind a nagy árammeredekséghez szükséges „p" típusú csatornák egyidejű létrehozását. Biztosítja továbbá az átmenetek gyártásközi mérését és ennek alapján történő szelektálását, mely a gyártás nagyfokú gazdaságosságát vonja maga után. Ezt a találmány értelmében szilícium vezérelt dióda „p-n-p-n"' átmenet előállítására való olyan eljárással érjük el, melynél önmagában ismert módon „p" típusú diffúziós réteggel ellátott „n'^ típusú sziliciumlemezt sziliciumdioxid, vagy sziliciumnitrid, illetve ezek kombinációjával látjuk el, majd azt az átmenet kívánt helyein eltávolítva olyan vezető réteget viszünk fel, amely az ötvözés hőmérsékletéig az arany szilícium ötvözettel nem képez eutektikus összetételt, ezután a lemez „p-n-p" átmenetté csiszoljuk, az átmenetet maratjuk és ellátjuk katódoldali „n" típusú ötvözött réteggel, majd az így létesített négy réteget „p" típusú ohmos kontaktusokkal és „n" típusú ohmos kontaktusokkal látjuk el. A találmány abban van, hogy a „p" típusú csatornák létrehozását olyan vezetőréteg felvitele révén hozzuk létre, amely az ötvözés hőmérsékletéig az arany szilícium ötvözettel eutektikus összetételt nem alkot és így meggátolja annak a felvitel helyén történő beoldódását. A találmányt részletesebben a rajzok alapján ismertetjük, melyeken a találmány szerinti eljárás egyes fázisait tüntettük fel, nevezetesen: Az la)-lc) ábrák sziliciumlemez metszetét tüntetik fel, három különböző eljárási fázisban, A 2. ábra a maszkírozó réteg részleges eltávolítását mutatja, A 3. ábra a vezetőréteg elhelyezését mutatja a maszkírozó réteg teljes eltávolítása után, A 4. ábra a „p-n-p" átmenetté csiszolt lemez metszete, Az 5. ábrán az alkatrészek ötvözés előtti elrendezése látható, A 7. ábra két diagram, A 8. ábrán az ötvözés utáni átmenet metszete látható, A 9. ábrán az alkatrészek keményforrasztás alatti elrendezését tűnteti fel, A 10. ábrán a kész átmenet védőréteggel történő bevonása látható, végül 5 A 11. ábra a kész vezérelt dióda metszete. A rajzon azonos hivatkozási számok azonos részleteket jelölnek. A találmány szerinti eljárás értelmében az la) 10 ábrán látható 10 sziliciumlemez előkészítését kell elvégezni, azaz a megfelelő paraméterű szilícium egykristály rúdból szeletet fűrészelni, majd annak mindkét homloklapját mechanikailag megcsiszolni úgy, hogy a roncsolt réteg vastagsága max. 4-5 ju 15 legyen, ugyanakkor a lemez két homloklapja ± 5 u feletti párhuzamosságot mutasson. A 10 sziliciumlemez fajlagos ellenállása a tirisztor típustól függően célszerűen 20-200 ohmcm, vastagsága 0,2-0,6 mm. Az előzőek szerint elkészített 20 10 sziliciumlemez ismert módon különböző kémiai maratásoknak és tisztítási eljárásoknak vetjük alá, majd diffúziós kályhába tesszük, ahol a „p" típusú szennyező anyag diffúziója révén kialakul az lb) ábra szerinti struktúra. A „p" típusú 25 diffúziós réteg mélysége ugyancsak a vezérelt dióda típustól függően 40-100 ju lehet. A következő lépésként a 10 sziliciumlemez felületén sziliciumdioxid, vagy sziliciumnitrid réteget hozunk létre az le) ábra szerinti struktúra biztosítása 30 céljából. Megfelelő diffuzáns, pl. galliumoxid alkalmazása esetén a 11 sziliciumdioxid réteg a diffúzió művelete alatt is kialakítható. Egyes esetekben sziliciumnitrid és sziliciumdioxid réteg együttes alkalmazása is célszerű lehet. 35 A diffúzió, valamint a 11 sziliciumdioxid, illetve sziliciumnitrid réteg kialakítása után a 2. ábra szerinti elrendezést hozzuk létre azáltal, hogy a 10 lemez mindkét felületét bekenjük pl. a kereskedelemben „fotorezisztlakk" néven ismert 40 anyaggal, majd megfelelő fotómaszk segítségével a 10 lemez egyik felületén a lakk rétegen ablakokat nyitunk és azt követően az ablakok helyén a 11 sziliciumdioxid, illetőleg sziliciumnitrid réteget marószer alkalmazásával eltávolítjuk. Ezután el-45 távolítjuk a lemez felületéről a lakk réteget, majd a 11 sziliciumdioxid, illetve sziliciumnitrid rétegben kimart ablakokon keresztül a 10 szilícium réteg felületére olyan 12 fémes vezetőréteget viszünk fel, mely a katódoldali „n" típusú réteg 50 létrehozásához szükséges 19 antimon tartalmú aranykorong ötvözési hőmérsékletéig a 10 szilíciummal, illetőleg a 19 aranyántimonnal diffúziós folyamat útján eutektikus összetételt nem alkot. Ilyen anyag célszerűen a nikkel, vagy az ezüst, 55 melyet galvanizálással, elektrokémiai cementálással, vagy párologtatással vihetünk fel a 10 sziliciumlapka kívánt helyeire. Ezek részben kisátmérőjű területek a katódfelületen elszórtan, részben zárt körgyűrű felület a vezérlőkörben. Az előzőek 60 elvégzése, illetve a sziliciumdioxid vagy sziliciumnitrid réteg marás útján történő teljes eltávolítása után alakul ki a 3. ábrán látható szerkezet. Ezután a 10 sziliciumlemez szélét kettős fazoncsiszolással látjuk el a 4. ábrán látható módon. 65 Az al szög célszerű értéke 60-85°, ugyanakkor 2