RU2306632C1 - Thyristor triode-thyroid - Google Patents
Thyristor triode-thyroid Download PDFInfo
- Publication number
- RU2306632C1 RU2306632C1 RU2005137766/28A RU2005137766A RU2306632C1 RU 2306632 C1 RU2306632 C1 RU 2306632C1 RU 2005137766/28 A RU2005137766/28 A RU 2005137766/28A RU 2005137766 A RU2005137766 A RU 2005137766A RU 2306632 C1 RU2306632 C1 RU 2306632C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- thyristor
- layers
- anode
- cathode
- layer
- Prior art date
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 18
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims abstract description 15
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 18
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 17
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 17
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 11
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 9
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 9
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 9
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 8
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 7
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 6
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 5
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 5
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 4
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 4
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 3
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 3
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 3
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 3
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 3
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 3
- 229910000980 Aluminium gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 2
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 2
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 2
- 230000036470 plasma concentration Effects 0.000 description 2
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 2
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 2
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 2
- 229910005742 Ge—C Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000002772 conduction electron Substances 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000001451 molecular beam epitaxy Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 1
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Thyristors (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к полупроводниковой электронике, полупроводниковым биполярным приборам, предназначенным для выпрямления, усиления, переключения или генерирования электрических сигналов и имеющим структуру типа тиристора.The present invention relates to semiconductor electronics, semiconductor bipolar devices for rectifying, amplifying, switching or generating electrical signals and having a structure like a thyristor.
Полупроводниковые усилители электрических сигналов находят широкое распространение в интегрированных микросистемах благодаря возможности их объединения с остальными компонентами микросистем методами микроэлектроники и создания микроминиатюрных приборов для контроля и управления в автоматизированных комплексах различного назначения.Semiconductor amplifiers of electrical signals are widely used in integrated microsystems due to the possibility of combining them with other components of microsystems using microelectronics methods and the creation of microminiature devices for monitoring and control in automated complexes for various purposes.
Полупроводниковые усилители электрических сигналов на диодах, биполярных и МОП транзисторах со времени изобретения полупроводникового триода - транзистора [1] и биполярного транзистора [2] вызывают особый интерес в связи с высоким быстродействием до 100 ГГц [3].Semiconductor amplifiers of electrical signals on diodes, bipolar and MOS transistors since the invention of the semiconductor triode transistor [1] and bipolar transistor [2] have been of particular interest due to the high speed up to 100 GHz [3].
Четырехслойные полупроводниковые структуры p-n-p-n типа как транзисторные ключи [4] применяются в силовых электрических цепях. Контакт к внешнему p-слою называется анодом. Контакт к внешнему n-слою называется катодом. Прибор с двумя контактами к аноду и катоду называется диодным тиристором (а также динистором или диодом Шокли). Прибор с управляющим третьим электродом, присоединенным к внутренней области ближайшей к катоду или аноду, называется триодным тиристором или просто тиристором (а также полупроводниковым управляемым вентилем). Подробное описание биполярного транзистора и тиристора дано в работах [5, 6].Four-layer semiconductor structures of the pnpn type as transistor switches [4] are used in power electric circuits. Contact to the outer p-layer is called the anode. Contact to the outer n-layer is called the cathode. A device with two contacts to the anode and cathode is called a diode thyristor (as well as a dynistor or a Shockley diode). A device with a third control electrode connected to the inner region closest to the cathode or anode is called a triode thyristor or simply a thyristor (as well as a semiconductor controlled valve). A detailed description of the bipolar transistor and thyristor is given in [5, 6].
Напряжение на анод и катод тиристора подключается таким образом, чтобы средний из pn-переходов был закрыт и через тиристор не протекал ток. Два других pn-перехода включены при этом в прямом направлении. При подаче на управляющий электрод напряжения смещения происходит инжекция носителей заряда из pn-перехода катода или анода. Инжекция носителей создает ток через средний pn-переход и тиристор открывается. Таким образом, тиристор работает в ключевом режиме.The voltage to the anode and cathode of the thyristor is connected so that the middle of the pn junctions is closed and no current flows through the thyristor. Two other pn junctions are included in the forward direction. When bias voltage is applied to the control electrode, charge carriers are injected from the pn junction of the cathode or anode. Injection of carriers creates a current through the middle pn junction and the thyristor opens. Thus, the thyristor operates in a key mode.
В патенте [7] предлагается прибор, в котором для коммутации микроволновых сигналов используется диодная тиристорная структура, сформированная нанесением проводящих слоев арсенида галлия на исходную подложку, а далее слои стравливаются вокруг прибора.In the patent [7], a device is proposed in which a diode thyristor structure formed by depositing conductive layers of gallium arsenide on the initial substrate is used for switching microwave signals, and then the layers are etched around the device.
В патенте [8] предлагается триодную тиристорную структуру формировать с применением ионного легирования для создания слоев разной проводимости в исходной подложке из карбида кремния.In the patent [8], it is proposed to form a triode thyristor structure using ion doping to create layers of different conductivity in the initial silicon carbide substrate.
В патенте [9] предлагается триодную тиристорную структуру для запоминающих устройств формировать на подложке кремния с окисной изоляцией SOI с применением ионного легирования для создания слоев разной проводимости и с применением методов самосовмещения и самоформирования.The patent [9] proposes to form a triode thyristor structure for storage devices on a silicon substrate with oxide insulation SOI using ion doping to create layers of different conductivity and using self-alignment and self-formation methods.
Наиболее близким аналогом, принятым нами за прототип, является патент [10]. Интегральная схема полупроводникового усилителя электрических сигналов включает в себя гетеропереходный тиристор. Тиристор на AlGaAs имеет выводы от контактов к аноду, к катоду, к первому и второму инжекторам. Инжекторы содержат первую и вторую квантовые ямы, каналы которых расположены между анодным и катодным контактами.The closest analogue adopted by us for the prototype is the patent [10]. The integrated circuit of a semiconductor amplifier for electrical signals includes a heterojunction thyristor. The thyristor on AlGaAs has conclusions from contacts to the anode, to the cathode, to the first and second injectors. Injectors contain the first and second quantum wells, the channels of which are located between the anode and cathode contacts.
Элементами смещения являются источники постоянного тока, которые через контакты связаны с квантовыми ямами, имеющими n- и p-типы легирования и обеспечивают протекание тока в тиристоре. Между источником высокого потенциала и контактом к аноду и между источником низкого потенциала и контактом к катоду устанавливаются сопротивления. Эти сопротивления ограничивают величину протекающего между анодом и катодом тока и подавляют возможность перехода ключа в открытое состояние, т.е. тиристор работает в закрытом режиме. Элементы смещения обеспечивают режим работы гетеропереходного тиристора с линейным усилением напряжения электрических сигналов, поступающих на контакты первого или второго инжектора и выходящих в усиленном виде на анодном и/или катодном выводе. Величина постоянного тока всех контактов определяет усиление напряжения тиристором на выходах анода и катода. Коэффициент усиления электрического сигнала более 200.The bias elements are direct current sources, which are connected through contacts to quantum wells having n- and p-types of doping and provide the flow of current in the thyristor. Resistance is established between the source of high potential and the contact to the anode and between the source of low potential and the contact to the cathode. These resistances limit the amount of current flowing between the anode and cathode and suppress the possibility of the switch switching to the open state, i.e. thyristor operates in closed mode. The bias elements provide a mode of operation of the heterojunction thyristor with a linear voltage amplification of the electrical signals supplied to the contacts of the first or second injector and output in an amplified form at the anode and / or cathode terminal. The value of the direct current of all contacts determines the voltage amplification by the thyristor at the outputs of the anode and cathode. The gain of the electrical signal is more than 200.
Формирование структуры прибора проводится за счет нанесения до 10 слоев AlGaAs с разным содержанием А1 и с разным уровнем легирования примесями, создающими p- и n-тип проводимости в многослойной структуре на подложке из GaAs. Травлением через маски выделяются места для контактов ко всем слоям. Места контактов дополнительно легируются с помощью ионного легирования через маски для получения омических контактов.The structure of the device is formed by depositing up to 10 AlGaAs layers with different A1 contents and with different doping levels with impurities that create p- and n-type conductivity in a multilayer structure on a GaAs substrate. Etching through masks provides space for contacts to all layers. Contact points are additionally alloyed with ion doping through masks to obtain ohmic contacts.
Электроды гетеропереходного тиристора расположены на поверхности в следующем порядке: в середине контакт к p-аноду, слева и справа контакты к слою квантовой ямы с n-типом легирования, далее слева и справа контакты к слою квантовой ямы с p-типом легирования, еще дальше от центра контакты к подложке n-типа проводимости.The heterojunction thyristor electrodes are located on the surface in the following order: in the middle there is a contact to the p-anode, left and right contacts to the quantum well layer with n-type doping, then left and right contacts to the quantum well layer with p-type doping, further away from center contacts to the n-type conductivity substrate.
Прибор может чувствовать, детектировать, усиливать оптические сигналы и относится к классу патентов по международной классификации H01L 31/0328 - полупроводниковых приборов, чувствительных к излучению.The device can sense, detect, amplify optical signals and belongs to the class of patents according to the international classification H01L 31/0328 - semiconductor devices that are sensitive to radiation.
Основной недостаток этого прибора состоит в том, что работа прибора происходит в закрытом состоянии тиристора, т.е. при малых токах.The main disadvantage of this device is that the device operates in the closed state of the thyristor, i.e. at low currents.
Цель изобретения - увеличение рабочих токов тиристора при работе в режиме усиления.The purpose of the invention is to increase the operating currents of the thyristor when operating in gain mode.
Суть изобретения состоит в создании тиристорно-триодной структуры, в которой тиристор из четырех слоев разного типа проводимости имеет электрическое соединение двух средних слоев, так что прибор имеет три внешних электрода и является триодом. Для отличия данной структуры тиристорного триода вводится название ТИРОД. Изменение структуры и режим работы тиристора с закороченным центральным переходом, прямым смещением анодного pn-перехода и обратным смещением катодного pn-перехода обеспечивают протекание токов за счет инжекции электронно-дырочной плазмы, т.е. работу тиристора в открытом режиме.The essence of the invention is to create a thyristor-triode structure in which a thyristor of four layers of different conductivity types has an electrical connection of two middle layers, so that the device has three external electrodes and is a triode. To distinguish this structure of the thyristor triode, the name TIROD is introduced. Changes in the structure and operation mode of the thyristor with a shorted central junction, forward bias of the anodic pn junction and reverse bias of the cathodic pn junction provide current flow due to injection of an electron-hole plasma, i.e. thyristor operation in open mode.
На фиг.1 представлено поперечное сечение полупроводникового прибора тиристорного триода-ТИРОДа. На фиг.2. дано представление в виде диодов и инжекционных связей между ними и условное обозначение ТИРОДа. На фиг.3 приведены статические характеристики прибора. На фиг.4 приведены частотные зависимости коэффициента передачи по току. На фиг.5 показано распределение концентрации инжектированных электронов и дырок в объеме полупроводника. На фиг.6 показан разрез и распределение примеси для ТИРОДа, сформированного с помощью ионного легирования. На фиг.7 показан разрез структуры ТИРОДа при выполнении последовательности операций ионного легирования. На фиг.8 приведена топология планарной структуры прибора и последовательность используемых масок. На фиг.9 представлена последовательность масок, используемых при формировании p-эмиттера методом самоформирования. На фиг.10 приведены частотные зависимости коэффициента передачи и проводимостей по всем выводам ТИРОДа, сформированного с помощью ионного легирования.Figure 1 shows a cross section of a semiconductor device of a thyristor triode-TIROD. In figure 2. The presentation in the form of diodes and injection connections between them and the symbol of TIROD are given. Figure 3 shows the static characteristics of the device. Figure 4 shows the frequency dependence of the current transfer coefficient. Figure 5 shows the concentration distribution of injected electrons and holes in the volume of the semiconductor. Figure 6 shows a section and distribution of impurities for TIROD formed by ion doping. Figure 7 shows a section of the structure of TIROD when performing a sequence of operations of ion doping. On Fig shows the topology of the planar structure of the device and the sequence of masks used. Figure 9 presents the sequence of masks used in the formation of a p-emitter by the method of self-formation. Figure 10 shows the frequency dependence of the transfer coefficient and conductivity for all conclusions TIROD formed using ion doping.
На фиг.1 представлено поперечное сечение полупроводникового прибора тиристорного триода-ТИРОДа, где прибор состоит из слоя первого типа проводимости (1); области контакта первого типа проводимости (2) к слою первого типа проводимости (1); области второго типа проводимости - анода тиристора (3); контакта базы ТИРОДа (4) к аноду тиристора - области второго типа проводимости (3); области второго контакта первого типа проводимости (5) к слою первого типа проводимости (1); слоя второго типа проводимости (6); области контакта второго типа проводимости (7), к слою второго типа проводимости (6); области первого типа проводимости - катода тиристора (8); контакта коллектора ТИРОДа (9) к катоду тиристора - области первого типа проводимости (8); второй области контакта второго типа проводимости (10) к слою второго типа проводимости (6); контакта эмиттера ТИРОДа (11) к управляющим электродам тиристора - контактам к областям (2), (5), (7), (10).Figure 1 shows a cross section of a semiconductor device of a thyristor triode-TIROD, where the device consists of a layer of the first type of conductivity (1); the contact area of the first type of conductivity (2) to the layer of the first type of conductivity (1); areas of the second type of conductivity - thyristor anode (3); the contact of the TIROD base (4) to the thyristor anode - the region of the second conductivity type (3); the region of the second contact of the first type of conductivity (5) to the layer of the first type of conductivity (1); a layer of the second type of conductivity (6); the contact area of the second type of conductivity (7), to the layer of the second type of conductivity (6); areas of the first type of conductivity - thyristor cathode (8); the contact of the TIROD collector (9) to the thyristor cathode — the region of the first conductivity type (8); the second contact region of the second type of conductivity (10) to the layer of the second type of conductivity (6); the contact of the TIROD emitter (11) to the thyristor control electrodes - contacts to the regions (2), (5), (7), (10).
На фиг.2 дано представление тиристора с общим выводом от средних слоев в виде диодов и инжекционных связей между ними и условное обозначение ТИРОДа, которое отражает наличие в структуре тиристора двух типов pnp и npn транзисторов, их инжекционную связь и наличие полевого эффекта в работе прибора. Выводы обозначаются: к контакту коллектора (9) - К, к контакту базы (4) - Б, к контакту эмиттера (11) - Э.Figure 2 shows the representation of a thyristor with a general conclusion from the middle layers in the form of diodes and injection links between them and the TIROD symbol, which reflects the presence of two types of pnp and npn transistors in the thyristor structure, their injection coupling and the presence of a field effect in the operation of the device. The conclusions are indicated: to the collector contact (9) - K, to the base contact (4) - B, to the emitter contact (11) - E.
На фиг.3 приведены зависимости от напряжения смещения UБЭ между базой (4) и эмиттером (11) токов, проходящих через контакты коллектора (9) - обозначение с5, базы (4) - обозначение с2, эмиттера (11) - обозначение тока через контакты (2), (5) - с1 и через контакты (7), (10) - с4, при напряжении на коллекторе (9), равном 1,5 В.Figure 3 shows the dependence on the bias voltage U BE between the base (4) and the emitter (11) of the currents passing through the collector contacts (9) - designation c5, base (4) - designation c2, emitter (11) - designation of current through contacts (2), (5) - с1 and through contacts (7), (10) - с4, with a collector voltage (9) of 1.5 V.
На фиг.4 приведены частотные зависимости коэффициента передачи тока h21=abs(Y21/Y11) в схеме включения ТИРОДа с входом 1 на базу (4) и с выходом 2 с коллектора (11) при нескольких значениях напряжения смещения UБЭ от 0,3 до 1,2 В при напряжении на коллекторе, равном 1,5 В.Figure 4 shows the frequency dependences of the current transfer coefficient h21 = abs (Y21 / Y11) in the TIROD connection circuit with
На фиг.5 показано распределение концентрации инжектированных электронов фиг.5а и дырок фиг.5б в объеме полупроводника структуры ТИРОДа.Figure 5 shows the concentration distribution of the injected electrons of Fig. 5a and the holes of Fig. 5b in the semiconductor volume of the TIROD structure.
На изолиниях указаны концентрации электронов или дырок в инжектированной электронно-дырочной плазме при напряжении 1,2 В на базе (3), 1,5 В на коллекторе (8), потенциале на эмиттере (2), (5), (7), (10), равном нулю.The isolines indicate the concentrations of electrons or holes in the injected electron-hole plasma at a voltage of 1.2 V on the basis of (3), 1.5 V on the collector (8), potential on the emitter (2), (5), (7), (10) equal to zero.
На фиг.6 показан поперечный разрез планарной структуры и распределение примеси для ТИРОДа, например, реализованного по технологии с применением ионного легирования слоев в подложке из кремния и с областями контактов (7), (2), (4), (9), полученных нанесением поликремния. На этой же фигуре указано распределение концентрации N примесей бора и фосфора в сечении структуры ТИРОДа с ионной имплантацией слоев и концентрации электронов и дырок в областях p-n-p-n структуры, образующих тиристор.Fig. 6 shows a cross-sectional view of a planar structure and impurity distribution for a TIROD, for example, realized using technology using ion doping of layers in a silicon substrate and with contact regions (7), (2), (4), (9) obtained by applying polysilicon. The same figure shows the distribution of the concentration of N impurities of boron and phosphorus in the cross section of the TIROD structure with ion implantation of layers and the concentration of electrons and holes in the regions of the pnpn structure forming the thyristor.
На фиг.7 показан разрез структуры ТИРОДа при выполнении последовательности операций ионного легирования (ИЛ) кремниевых пластин p-типа проводимости (pSi), покрытых окислом кремния SiO2 толщиной 300 Å, через маски из фоторезиста (Ф/Р). Для формирования контактов (7), (2), (9) и анода (4), используется поликремний разного типа проводимости pSi*, nSi*. Пленки поликремния наносятся после вскрытия окон в окисле.Figure 7 shows a section of the structure of TIROD when performing a sequence of operations of ion-doping (IL) of silicon wafers of p-type conductivity (pSi) coated with silicon oxide SiO 2 300 Å thick through photoresist masks (Ф / Р). For the formation of contacts (7), (2), (9) and the anode (4), polysilicon of different conductivity types pSi *, nSi * is used. Polysilicon films are applied after opening the windows in the oxide.
На фиг.8 приведена топология планарной структуры ТИРОДа с ионной имплантацией n- и p-слоев, n-катода и последовательность используемых фотомасок для формирования всех областей прибора, включая поликремниевые контакты к n- и p-слоям, n-катоду и область p-анода.Figure 8 shows the topology of the planar structure of TIROD with ion implantation of n- and p-layers, n-cathode and the sequence of photo masks used to form all areas of the device, including polysilicon contacts to n- and p-layers, n-cathode and p- anode.
На фиг.9 представлена последовательность фотомасок, используемых при формировании узкого p-эмиттера методом самоформирования, при перекрытии поликремниевой областью p-анода дополнительного слоя из нитрида кремния на малую величину.Figure 9 shows the sequence of photomasks used in the formation of a narrow p-emitter by the method of self-formation, when the polysilicon region of the p-anode overlaps an additional layer of silicon nitride by a small amount.
На фиг.10 приведены частотные зависимости коэффициента передачи по току h21 и квадратов проводимостей по контакту (7) к p-слою - Y2(4,4), по контакту (2) к n-слою - Y2(1,1), по контакту (4) к p-аноду - Y2(2,2), по контакту (9) к n-катоду - Y2(5,5), между контактами к аноду и катоду - Y2(5,2) ТИРОДа, сформированного с помощью ионного легирования.Figure 10 shows the frequency dependences of the current transfer coefficient h21 and the squares of the conductivities of the contact (7) to the p-layer - Y2 (4.4), of the contact (2) to the n-layer - Y2 (1,1), the contact (4) to the p-anode - Y2 (2,2), the contact (9) to the n-cathode - Y2 (5,5), between the contacts to the anode and the cathode - Y2 (5,2) TIRODE formed with using ion doping.
Структура ТИРОДа, представленная на фиг.1 в виде поперечного сечения, отличается в первую очередь тем, что между двумя управляющими контактами тиристора вводится замыкание и имеется один внешний вывод от двух управляющих контактов, т.е. при этом осуществляется внешняя закоротка среднего pn-перехода, которая указана на чертеже в виде жирной линии. Второй важной особенностью структуры ТИРОДа является расположение анода, катода и контактов к средним слоям таким образом, что осуществляется перекрестное протекание электронного потока, текущего к катоду и дырочного потока, текущего от анода.The structure of the TIROD shown in Fig. 1 in the form of a cross section differs primarily in that a short circuit is introduced between the two control contacts of the thyristor and there is one external output from the two control contacts, i.e. in this case, an external short circuit of the middle pn junction is performed, which is indicated in the drawing in the form of a bold line. The second important feature of the TIROD structure is the location of the anode, cathode, and contacts to the middle layers in such a way that cross-flow of the electron flux flowing to the cathode and the hole flux flowing from the anode takes place.
Четырехслойная p-n-p-n структура представляется состоящей из двух p-n-p и n-p-n транзисторов. Транзистор p-n-p состоит из p-эмиттера (3), n-слоя базы (1) с двумя сильно легированными областями контактов (2), (5), слаболегированного p-слоя (6) коллектора с двумя сильнолегированными контактами (7), (10). Транзистор n-p-n состоит из n-слоя слоя (1) эмиттера с контактами (2), (5), p-слоя базы (6) с контактами (7), (10) и n-области коллектора (8). На контакты (2), (5), (7), (10) подаются одинаковые нулевые потенциалы.The four-layer pnpn structure appears to be composed of two pnp and npn transistors. The pnp transistor consists of a p-emitter (3), an n-layer of the base (1) with two heavily doped contact areas (2), (5), a lightly doped p-layer (6) of the collector with two heavily doped contacts (7), (10 ) The n-p-n transistor consists of the n-layer of the emitter layer (1) with the contacts (2), (5), the base p-layer (6) with the contacts (7), (10) and the collector n-region (8). The same zero potentials are applied to contacts (2), (5), (7), (10).
При таком включении p-n-p транзистор имеет одинаковый потенциал на коллекторе и базе, т.е. включен в открытом диодном режиме. В n-p-n транзисторе электрически соединены эмиттер и база, поэтому переход между эмиттерным n-слоем и p-слоем базы закорочен и не является инжектирующим, т.е. транзистор включен в закрытом диодном режиме. На p-эмиттер (3) подается положительный потенциал относительно нулевого потенциала на контактах (2), (5), так что его p-n переход включен в прямом направлении и инжектирует дырки. На n-коллектор (8) подается положительный потенциал относительно нулевого потенциала на контактах (7), (10), так что его p-n переход включен в обратном направлении.With this connection, the p-n-p transistor has the same potential at the collector and base, i.e. enabled in open diode mode. The emitter and the base are electrically connected in the n-p-n transistor, therefore, the transition between the emitter n-layer and the p-layer of the base is shorted and is not injective, i.e. the transistor is turned on in a closed diode mode. A positive potential is applied to the p-emitter (3) with respect to the zero potential at contacts (2), (5), so that its p-n junction is switched in the forward direction and injects holes. A positive potential is applied to the n-collector (8) with respect to the zero potential at contacts (7), (10), so that its p-n junction is switched in the opposite direction.
В этом приборе протекание потоков носителей двух знаков имеет следующие особенности. В пассивной n-базе p-n-p транзистора между контактами (3) и (2),(5) потоки электронов примесной проводимости и инжектированных дырок протекают во встречных потоках. В активной n-базе потоки дырок и электронов текут в одном направлении благодаря диффузии инжектированных дырок и компенсации их заряда электронами, в результате чего образуется электронно-дырочная плазма. В области p-слоя между n-коллектором (8) и p-эмиттером (3) поток плазмы разделяется. Дырки из плазмы уходят к контактам (7), (10). Электроны из плазмы попадают из p-слоя базы n-p-n транзистора в n-коллектор (8). Таким образом, несмотря на отсутствие внешнего напряжения смещения на эмиттерном переходе n-p-n транзистора, инжекция электронов в p-базу n-p-n транзистора происходит с помощью плазмы.In this device, the flow of carrier streams of two signs has the following features. In the passive n-base of the p-n-p transistor between the contacts (3) and (2), (5), the fluxes of impurity conduction electrons and injected holes flow in counter flows. In the active n base, the flows of holes and electrons flow in one direction due to diffusion of the injected holes and compensation of their charge by electrons, as a result of which an electron-hole plasma is formed. In the region of the p-layer between the n-collector (8) and the p-emitter (3), the plasma flow is separated. Holes from the plasma go to contacts (7), (10). Electrons from the plasma fall from the p-layer of the base of the n-p-n transistor into the n-collector (8). Thus, despite the absence of an external bias voltage at the emitter junction of the n-p-n transistor, the injection of electrons into the p-base of the n-p-n transistor occurs using plasma.
В диодных pin структурах двойная инжекция носителей заряда из сильно легированных n- и p-областей в i-область с почти собственной проводимостью приводит к образованию электронно-дырочной плазмы при наличии рекомбинации носителей заряда и тянущего электрического поля в области существования плазмы, которое определяет дрейфовый механизм протекания тока.In diode pin structures, the double injection of charge carriers from heavily doped n- and p-regions into the i-region with almost intrinsic conductivity leads to the formation of an electron-hole plasma in the presence of recombination of charge carriers and a pulling electric field in the region of plasma existence, which determines the drift mechanism current flow.
В биполярном транзисторе со слабым легированием коллектора в диодном включении, при котором база и коллектор имеют одинаковый потенциал, инжектированные из эмиттера носители заряда проходят в базу и в коллектор и изменяют там концентрацию носителей, а по условию электронейтральности происходит одинаковое изменение концентрации носителей обоих знаков электронов и дырок.In a bipolar transistor with weak doping of the collector in the diode inclusion, in which the base and collector have the same potential, the charge carriers injected from the emitter pass into the base and into the collector and change the carrier concentration there, and according to the electroneutrality condition, the carrier concentration of both electrons and holes.
Обычно в биполярном транзисторе считается, что концентрация примеси и, соответственно, концентрация носителей заряда в базе и коллекторе выше концентрации инжектированных носителей. Однако при высоком уровне инжекции и слабом легировании областей базы и коллектора концентрация инжектированных носителей заряда и компенсирующих их носителей заряда другого знака может превысить концентрацию носителей, определяемую примесью. В базе и коллекторе p-n-p транзистора образуется электронно-дырочная плазма, которая определяет работу транзистора.Usually in a bipolar transistor, it is believed that the concentration of impurities and, accordingly, the concentration of charge carriers in the base and collector is higher than the concentration of injected carriers. However, with a high level of injection and low doping of the base and collector regions, the concentration of injected charge carriers and charge carriers of a different sign compensating them can exceed the concentration of carriers determined by the impurity. An electron-hole plasma is formed in the base and collector of the p-n-p transistor, which determines the operation of the transistor.
Напряжение смещения на pn-переходе коллектор-база создает электрическое поле, которое помогает пройти инжектированным из эмиттера носителям через pn-переход и препятствует переносу носителей другого знака. При равенстве потенциалов на базе и коллекторе электрическое поле за счет напряжения приложенного извне отсутствует. Но в области объемного заряда pn-перехода присутствует встроенное поле за счет контактной разности потенциалов между p и n областями, которое также разделяет носители заряда, как поле при обратном смещении перехода.The bias voltage at the collector-base pn junction creates an electric field that helps the carriers injected from the emitter through the pn junction and prevents the transfer of carriers of a different sign. With equal potentials on the base and collector, the electric field due to the voltage applied externally is absent. But in the space charge region of the pn junction, there is a built-in field due to the contact potential difference between p and n regions, which also separates the charge carriers, like a field with a reverse bias of the junction.
Концентрация плазмы может превысить концентрацию объемного заряда в pn-переходе и тогда разделение носителей не ограничивает проникновение плазмы в коллектор за счет диффузионного переноса. Происходит биполярная инжекция носителей заряда двух знаков за счет образования электронно-дырочной плазмы в слаболегированную область коллектора p-n-p транзистора.The plasma concentration can exceed the concentration of the space charge in the pn junction, and then the separation of carriers does not limit the penetration of plasma into the collector due to diffusion transfer. Bipolar injection of charge carriers of two signs occurs due to the formation of an electron-hole plasma in a lightly doped region of the collector of a p-n-p transistor.
Порог срабатывания, т.е. напряжение или ток эмиттерного перехода, при котором концентрация инжектированной плазмы достаточна для открытия коллекторного pn- перехода, является важной характеристикой транзистора с замкнутым переходом коллектор - база при работе в режиме биполярной инжекции электронно-дырочной плазмы.Response threshold, i.e. The voltage or current of the emitter junction, at which the injected plasma concentration is sufficient to open the collector pn junction, is an important characteristic of a transistor with a closed collector-base junction when operating in the bipolar injection mode of an electron-hole plasma.
На фиг.2 дано представление ТИРОДа в виде диодов и инжекционных связей между ними за счет образования электронно-дырочной плазмы. Также на фиг.2 представлено условное обозначение ТИРОДа, отражающее наличие двух типов транзисторов в составе тиристора и связь между ними.Figure 2 shows the representation of TIROD in the form of diodes and injection bonds between them due to the formation of an electron-hole plasma. 2 also shows the TIROD symbol, reflecting the presence of two types of transistors in the thyristor and the relationship between them.
Статические характеристики ТИРОДа, т.е. зависимости токов всех электродов от напряжения смещения UБЭ на базе (4) при U(9)=1 В, представлены на фиг.3. Структура ТИРОДа имеет следующие параметры. Толщина n-слоя 0,2 мкм, концентрация примеси Nd=1017 см-3. Толщина p-слоя 0,8 мкм, концентрация примеси Na=1016 см-3. Размеры p+ и n+ областей контактов равны 3 мкм, зазор между ними равен 2 мкм, концентрация примеси N=1020 см-3. Практически токи коллектора Iс5 и n-слоя Id до напряжения смещения 0,75 В не зависят от UБЭ, а токи базы Iс2 и контакта к p-слою Iс4 растут по экспоненте. Токи контактов Id и Iс3 дают в сумме ток контакта Iс5, а токи контактов Iс4 и Iс6 в сумме дают ток контакта Iс2. Основной по величине ток протекает между контактами с1, с3 и с5. При малых напряжениях смещения отношение тока контакта с5 к току контакта с2 изменяется от 108 до 10. Если определять коэффициент усиления по току отношением токов контакта с5 и контакта с2, то это очень высокий коэффициент передачи тока.Static characteristics of TIROD, i.e. the dependences of the currents of all electrodes on the bias voltage U BE on the basis of (4) at U (9) = 1 V, are presented in figure 3. The TIROD structure has the following parameters. The thickness of the n-layer of 0.2 μm, the concentration of the impurity Nd = 10 17 cm -3 . The p-layer thickness is 0.8 μm, and the impurity concentration is Na = 10 16 cm -3 . The sizes of p + and n + of the contact areas are 3 μm, the gap between them is 2 μm, and the impurity concentration is N = 10 20 cm -3 . In practice, the collector currents Ic5 and the n-layer Id up to a bias voltage of 0.75 V are independent of U BE , and the base currents Ic2 and the contacts to the p-layer Ic4 grow exponentially. The currents of the contacts Id and Ic3 add up to the current of the contact Ic5, and the currents of the contacts Ic4 and Ic6 add up to the current of the contact Ic2. The main current flows between contacts c1, c3 and c5. At low bias voltages, the ratio of the current of contact c5 to the current of contact c2 varies from 10 8 to 10. If we determine the current gain by the ratio of the currents of contact c5 and contact c2, then this is a very high current transfer coefficient.
Однако протекание токов электронного в n-p-n и дырочного в p-n-p транзисторах имеет практически независимый характер. Напряжение смещения на переходе между n-слоем с контактами (2), (5) и p-областью с контактом (3) определяет уровень инжекции из p-эмиттера p-n-p транзистора. Причиной возникновения большого тока n-коллектора является режим прокола базы, который возникает при выбранном уровне легирования p-слоя из-за расширения области объемного заряда перехода p-слой и n-коллектор до n-слоя эмиттера n-p-n транзистора. Электрическое поле в переходе отталкивает дырки и поток дырок блокируется объемным зарядом. Электроны втягиваются в область объемного заряда и создают ток электрода с5, что определяет вклад полевого эффекта в работу ТИРОДа.However, the flow of electronic currents in n-p-n and hole currents in p-n-p transistors is almost independent. The bias voltage at the junction between the n-layer with contacts (2), (5) and the p-region with contact (3) determines the level of injection from the p-emitter of the p-n-p transistor. The reason for the large current of the n-collector is the puncture mode of the base, which occurs at the selected doping level of the p-layer due to the expansion of the space charge region of the p-layer and n-collector transitions to the n-layer emitter of the n-p-n transistor. The electric field in the junction repels the holes and the hole flux is blocked by the space charge. Electrons are pulled into the space charge region and create an electrode current c5, which determines the contribution of the field effect to the operation of the TIROD.
При напряжениях смещения больше 1,2В коэффициент передачи тока имеет величину менее единицы, т.к. ток контакта с2 превышает ток контакта с5. При большом смещении токи контактов с1, с3 в сумме дают ток контакта с2, следовательно, основной ток протекает через n-слой между контактом с2 и контактами с1, с3 в результате режима двойной инжекции из p-эмиттера с4 и контактов с1, с3 в n-слое.At bias voltages greater than 1.2 V, the current transfer coefficient is less than unity, because contact current c2 exceeds contact current c5. With a large bias, the currents of contacts c1, c3 in total give the current of contact c2, therefore, the main current flows through the n-layer between contact c2 and contacts c1, c3 as a result of the double injection mode from p-emitter c4 and contacts c1, c3 to n- layer.
При высоком уровне легирования p-слоя, например, 2×1016 см-3 объемный заряд pn перехода p-слой, n-коллектор не доходит до n-слоя. Прокола p-базы не происходит. Инжектированные дырки проникают в p-слой и создают большой ток контакта с4.At a high doping level of the p-layer, for example, 2 × 10 16 cm -3, the space charge pn of the junction of the p-layer, the n-collector does not reach the n-layer. The p-base protocol does not occur. The injected holes penetrate the p-layer and create a large contact current c4.
При средних значениях напряжения смещения между 0,75 и 1,2 В электронно-дырочная плазма проникает в p-слой и появляется зависимость между токами через контакты с2 и с5.At average bias voltages between 0.75 and 1.2 V, the electron-hole plasma penetrates the p-layer and a relationship appears between currents through contacts c2 and c5.
Малосигнальный анализ схемы, представленной на фиг.4, показывает наличие усиления переменного сигнала H21=h52=abs(Y52/Y22). В этой схеме вход 1 - электрод базы (4), выход 2 - электрод коллектора (9). Частота отсечки зависит от напряжении смещения и при 0,8 В доходит до 10 ГГц. Поэтому следует рассматривать возможность высокочастотного применения ТИРОДа.The small-signal analysis of the circuit shown in Fig. 4 shows the presence of amplification of the variable signal H21 = h52 = abs (Y52 / Y22). In this circuit,
На фиг.5 показано распределение концентрации инжектированных электронов и дырок в объеме полупроводника структуры ТИРОДа с параметрами, указанными ниже.Figure 5 shows the concentration distribution of injected electrons and holes in the volume of the semiconductor structure TIROD with the parameters indicated below.
n-слой (1) имеет толщину 0,2 мкм и концентрацию примеси фосфора, равную N=2·1018 см-3.The n-layer (1) has a thickness of 0.2 μm and a concentration of phosphorus impurities equal to N = 2 · 10 18 cm -3 .
p-слой (6) имеет толщину 0,5 мкм и концентрацию примеси бора, равную N=5·1015 см-3.The p-layer (6) has a thickness of 0.5 μm and a boron impurity concentration of N = 5 · 10 15 cm -3 .
Расстояние между p+ (3), (7), (10) и n+ (2), (5), (8) областями поликремния равно 0,7 мкм. Длина p+ и n+ областей поликремния равна 0,7 мкм. Концентрация примеси бора в p+ областях поликремния равна N=5·1020 см-3. Концентрация примеси фосфора в n+ областях поликремния равна N=1·1020 см-3 The distance between p + (3), (7), (10) and n + (2), (5), (8) polysilicon regions is 0.7 μm. The length of p + and n + regions of polysilicon is 0.7 μm. The concentration of boron impurities in p + regions of polysilicon is N = 5 · 10 20 cm -3 . The concentration of phosphorus impurities in n + polysilicon regions is N = 1 · 10 20 cm -3
На изолиниях указаны концентрации электронов в инжектированной электронно-дырочной плазме при напряжении 1,2В на базе (3), 1,5 В на коллекторе (8), потенциале на эмиттере (2), (5), (7), (10) равном нулю.The isolines indicate the electron concentration in the injected electron-hole plasma at a voltage of 1.2 V on the basis of (3), 1.5 V on the collector (8), potential on the emitter (2), (5), (7), (10) equal to zero.
Как видно на чертеже концентрация инжектированных дырок в n-слое (1) и, соответственно, равное по условию электронейтральности изменение концентрации электронов вблизи p-эмиттера равна 8·1018 см-3, и превышает концентрацию электронов 2·1018 см-3, определяемую уровнем легирования n-слоя примесью фосфора. В p-слое концентрация электронов 1·1018 см-3 на границе перехода между n- и p-слоями меньше концентрации 3·1018 см-3 в n-слое именно на величину примесной концентрации. Далее от перехода концентрация снижается из-за растекания потока электронов и рекомбинации их с дырками и составляет величину 3·1017 см-3 около n-коллектора при концентрации примесных дырок в p-слое 5·1015 см-3. Концентрации инжектированных дырок и электронов практически равны во всех точках существования электронно-дырочной плазмы.As can be seen in the drawing, the concentration of injected holes in the n-layer (1) and, accordingly, the electron concentration near the p-emitter equal to the condition of electroneutrality is 8 · 10 18 cm -3 , and exceeds the electron concentration of 2 · 10 18 cm -3 , determined by the level of doping of the n-layer with an admixture of phosphorus. In the p-layer, the electron concentration of 1 · 10 18 cm -3 at the interface between the n- and p-layers is less than the concentration of 3 · 10 18 cm -3 in the n-layer exactly by the value of the impurity concentration. Further from the transition, the concentration decreases due to spreading of the electron flux and their recombination with holes and amounts to 3 · 10 17 cm -3 near the n-collector at an impurity hole concentration in the p-layer of 5 · 10 15 cm -3 . The concentrations of injected holes and electrons are almost equal at all points of the existence of an electron-hole plasma.
На фиг.6 показан поперечный разрез планарной структуры и распределение примеси для ТИРОДа, реализованного по технологии с применением ионного легирования слоев в подложке из кремния и с областями контактов (7), (2), (3), (8), полученных нанесением поликремния. На этой же фигуре указано распределение концентрации N примесей бора и фосфора в сечении структуры ТИРОДа с ионной имплантацией слоев и концентрации электронов и дырок в областях p-n-p-n структуры, образующих тиристор.Fig. 6 shows a cross-sectional view of a planar structure and impurity distribution for a TIROD realized using a technology using ion doping of layers in a silicon substrate and with contact areas (7), (2), (3), (8) obtained by applying polysilicon . The same figure shows the distribution of the concentration of N impurities of boron and phosphorus in the cross section of the TIROD structure with ion implantation of layers and the concentration of electrons and holes in the regions of the pnpn structure forming the thyristor.
Последовательность операций при технологической реализации ТИРОДа проведена в структуре с трехслойной ионной имплантацией и с поликремниевыми областями p-эмиттера и сильно легированных контактов к областям n- и p-слоев по следующему технологическому маршруту.The sequence of operations during the technological implementation of TIROD was carried out in a structure with three-layer ion implantation and polysilicon regions of the p-emitter and heavily doped contacts to the regions of n- and p-layers along the following technological route.
Подложка из p-кремния с концентрацией бора 1·1015 см-3.A p-silicon substrate with a boron concentration of 1 · 10 15 cm -3 .
Окисление 30 нм в среде кислорода при температуре 1000°С.Oxidation of 30 nm in oxygen at a temperature of 1000 ° C.
Фотолитография 1, Имплантация: P, E=350 кэВ, D=1,5e14 см-2.
Фотолитография 2, Имплантация: P, E=50 кэВ, D=2e13 см-2.
Фотолитография 3, Имплантация: В, E=40 кэВ, D=1,3e13 см-2.
Отжиг при температуре 850°С в среде азота в течение 10 мин.Annealing at a temperature of 850 ° С in a nitrogen medium for 10 min.
Формирование поликремниевых областей контактов и анода.The formation of polysilicon contact areas and the anode.
На фиг.7 показан условный разрез структуры ТИРОДа, который получается после выполнения последовательности операций ионного легирования (ИЛ) кремниевых пластин p-типа проводимости (pSi), покрытых окислом кремния SiO2 толщиной 300 Å, через маски из фоторезиста (Ф/Р). Для формирования контактов (7), (2), (8) и анода (3), используется поликремний разного типа проводимости pSi*, nSi*. Пленки поликремния наносятся после вскрытия окон в окисле для создания контактов к p- и n-слоям.Figure 7 shows a conditional section of the TIROD structure, which is obtained after performing a sequence of ion-doping (IL) operations of p-type silicon wafers (pSi) coated with silicon oxide SiO 2 300 Å thick through photoresist masks (Ф / Р). For the formation of contacts (7), (2), (8) and the anode (3), polysilicon of different conductivity types pSi *, nSi * is used. Polysilicon films are applied after opening the windows in the oxide to create contacts to the p and n layers.
Ионное легирование проводится при разных энергиях ионов и величины дозы, что определяет их распределение по глубине. Применение масок из фоторезиста обеспечивает позиционирование слоев.Ion doping is carried out at different ion energies and dose values, which determines their depth distribution. The use of masks from photoresist provides positioning of the layers.
На фиг.8 приведена топология планарной структуры ТИРОДа с ионной имплантацией n- и p-слоев, n-катода и последовательность используемых фотомасок для формирования всех областей прибора, включая поликремниевые контакты к n- и p-слоям, n-катоду и область p-анода.Fig. 8 shows the topology of the planar structure of the TIROD with ion implantation of n- and p-layers, n-cathode and the sequence of photo masks used to form all areas of the device, including polysilicon contacts to n- and p-layers, n-cathode and p- anode.
Для получения высокочастотных характеристик необходимо уменьшать ширину p-эмиттера. Это возможно при применении метода самоформирования.To obtain high-frequency characteristics, it is necessary to reduce the width of the p-emitter. This is possible when applying the method of self-formation.
На фиг.9 представлена последовательность фотомасок, используемых при формировании узкого p-эмиттера методом самоформирования, при перекрытии поликремниевой областью p-анода дополнительного слоя из нитрида кремния на малую величину.Figure 9 shows the sequence of photomasks used in the formation of a narrow p-emitter by the method of self-formation, when the polysilicon region of the p-anode overlaps an additional layer of silicon nitride by a small amount.
С помощью фотомаски на дополнительном слое пленке нитрида кремния формируется область, которая при вскрытии окон в окисле ограничивает окно в окисле размером l1. Осаждение легированного бором поликремния pSi* для формирования p-анода шириной l2 происходит на кремний в окне шириной l1. Это определяет возможность получения узкого p-эмиттера.Using a photomask, an area is formed on an additional layer of silicon nitride film, which, when opening windows in an oxide, limits a window in an oxide of size l 1 . The deposition of boron-doped polysilicon pSi * to form a p-anode of width l 2 occurs on silicon in a window of width l 1 . This determines the possibility of obtaining a narrow p-emitter.
Для обеспечения соединения прибора с внешней электрической сетью на поверхность прибора наносится диэлектрический слой окисла кремния, формируются контактные окна ко всем областям и металлическая разводка.To ensure the connection of the device with an external electrical network, a dielectric layer of silicon oxide is applied to the surface of the device, contact windows to all areas and a metal wiring are formed.
Для планарной структуры ТИРОДа с ионной имплантацией n- и p-слоев, n-катода и с указанной выше последовательностью фотомасок на фиг.10 приведены частотные зависимости коэффициента передачи по току h21 и квадратов проводимостей по контакту (7) к p-слою - Y2(4,4), по контакту (2) к n-слою - Y2(1,1), по контакту (4) к p-аноду - Y2(2,2), по контакту (9) к и- катоду - Y2(5,5), между контактами к аноду и катоду - Y2(5,2).For the planar structure of a TIROD with ion implantation of n- and p-layers, an n-cathode and with the above sequence of photo masks, Fig. 10 shows the frequency dependences of the current transfer coefficient h21 and the squares of the conductivities of contact (7) to the p-layer - Y2 ( 4.4), through contact (2) to the n-layer - Y2 (1.1), through contact (4) to the p-anode - Y2 (2.2), through contact (9) to the i-cathode - Y2 (5.5), between the contacts to the anode and cathode - Y2 (5.2).
Частота отсечки имеет величину более 1 ГГц.The cutoff frequency is greater than 1 GHz.
ТИРОД можно изготовить с применением молекулярно-лучевой эпитаксии слоев Si-Ge-C для нанесения слоев, образующих тиристор, и обеспечить увеличение частоты отсечки прибора.TIROD can be manufactured using molecular beam epitaxy of Si-Ge-C layers for depositing thyristor-forming layers and provide an increase in the cutoff frequency of the device.
Высокое быстродействие и малые размеры позволяют считать, что ТИРОД найдет достаточно широкое применение в интегральной микроэлектронике.High speed and small size allow us to assume that TIROD will find a fairly wide application in integrated microelectronics.
Источники информацииInformation sources
1. Bardeen J., Brattain W.H. The Transistor, A Semiconductor Triode, Phys. Rev., 74, 230 (1948).1. Bardeen J., Brattain W.H. The Transistor, A Semiconductor Triode, Phys. Rev. 74, 230 (1948).
2. Shockley W. The Theory of p-n Junctions in Semiconductors and p-n Junctions Transistors, Bell Syst. Tech. J., 28, 435 (1949).2. Shockley W. The Theory of PN Junctions in Semiconductors and PN Junctions Transistors, Bell Syst. Tech. J., 28, 435 (1949).
3. В.Heinemann, D.Knoll, R.Barth, D.Bolze, K.Blum, J.Drews, K.-E.Ehwald, G.G.Fischer, K.Köpke, D.Krüger, R.Kurps, H.Rücker, P.Schley, W.Winkler, H.-E.Wulf. Cost-Effective High-Performance High-Voltage SiGe:C HBTs with 100 GHz fT and BVCEO×fT Products Exceeding 220 VGHz, IEEE International Electron Devices Meeting (2001).3. B. Heinemann, D. Knoll, R. Barth, D. Bolze, K. Blum, J. Drews, K.-E. Ehwald, GG Fischer, K. Köpke, D. Krüger, R. Kurps, H. Rücker, P. Schley, W. Winkler, H.-E. Wulf. Cost-Effective High-Performance High-Voltage SiGe: C HBTs with 100 GHz fT and BVCEO × fT Products Exceeding 220 VGHz, IEEE International Electron Devices Meeting (2001).
4. Moli J.L., Tanenbaum M., Goldey I.M., Holonyak N, p-n-p-n Transistor Switches, Proc. IRE., 44, 1174 (1956).4. Moli J. L., Tanenbaum M., Goldey I. M., Holonyak N, p-n-p-n Transistor Switches, Proc. IRE., 44, 1174 (1956).
5. С.Зи. Физика полупроводниковых приборов. M.: Мир, 1984 г.5. S.Z. Physics of semiconductor devices. M .: World, 1984
6. И.М.Викулин, В.И.Стафеев. Физика полупроводниковых приборов// М.: Радио и связь, 1990 г., с.225-230.6. I.M.Vikulin, V.I. Stafeev. Physics of semiconductor devices // M .: Radio and communications, 1990, p.225-230.
7. Патент США 6700140 В2.7. US patent 6700140 B2.
8. Патент США 6787816 В1.8. US patent 6787816 B1.
9. Патент США 6767770 В1.9. US patent 6767770 B1.
10. Патент США 6841806 В1 - прототип.10. US patent 6841806 B1 - prototype.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005137766/28A RU2306632C1 (en) | 2005-12-06 | 2005-12-06 | Thyristor triode-thyroid |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005137766/28A RU2306632C1 (en) | 2005-12-06 | 2005-12-06 | Thyristor triode-thyroid |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2306632C1 true RU2306632C1 (en) | 2007-09-20 |
Family
ID=38695421
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005137766/28A RU2306632C1 (en) | 2005-12-06 | 2005-12-06 | Thyristor triode-thyroid |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2306632C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2498441C1 (en) * | 2012-05-03 | 2013-11-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный университет" | Method of electric parameters stabilisation in gas-discharge devices with negative resistance |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6787816B1 (en) * | 2000-09-01 | 2004-09-07 | Rensselaer Polytechnic Institute | Thyristor having one or more doped layers |
| US6841806B1 (en) * | 2003-06-24 | 2005-01-11 | The University Of Connecticut | Heterojunction thyristor-based amplifier |
| RU2245590C2 (en) * | 2002-10-04 | 2005-01-27 | Тихонов Роберт Дмитриевич | Semiconductor device having periodic electron-hole structure |
-
2005
- 2005-12-06 RU RU2005137766/28A patent/RU2306632C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6787816B1 (en) * | 2000-09-01 | 2004-09-07 | Rensselaer Polytechnic Institute | Thyristor having one or more doped layers |
| RU2245590C2 (en) * | 2002-10-04 | 2005-01-27 | Тихонов Роберт Дмитриевич | Semiconductor device having periodic electron-hole structure |
| US6841806B1 (en) * | 2003-06-24 | 2005-01-11 | The University Of Connecticut | Heterojunction thyristor-based amplifier |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2498441C1 (en) * | 2012-05-03 | 2013-11-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный университет" | Method of electric parameters stabilisation in gas-discharge devices with negative resistance |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| USRE33209E (en) | Monolithic semiconductor switching device | |
| JPH0541520A (en) | Semiconductor device | |
| CN100394582C (en) | Structure and method of heterojunction bipolar transistor | |
| EP0476815B1 (en) | Thyristor and method of manufacturing the same | |
| Hu et al. | A CMOS structure with high latchup holding voltage | |
| JPH0347593B2 (en) | ||
| US4259681A (en) | Integrated circuit | |
| US5397905A (en) | Power semiconductor device having an insulated gate field effect transistor and a bipolar transistor | |
| US5512777A (en) | Semiconductor integrated circuit device having elements of different switching speeds integrated on a single chip | |
| US6812533B2 (en) | SOI based bipolar transistor having a majority carrier accumulation layer as subcollector | |
| US5391897A (en) | Status induction semiconductor device | |
| US5587595A (en) | Lateral field-effect-controlled semiconductor device on insulating substrate | |
| JPH06232151A (en) | Semiconductor device | |
| US6593629B2 (en) | Semiconductor device | |
| RU2306632C1 (en) | Thyristor triode-thyroid | |
| EP0092645B1 (en) | Transistor and circuit including a transistor | |
| US4987469A (en) | Lateral high-voltage transistor suitable for use in emitter followers | |
| CN105264666B (en) | Insulated gate bipolar transistor amplifier circuit | |
| US20040120085A1 (en) | Semiconductor device with surge protection circuit | |
| US7397109B2 (en) | Method for integration of three bipolar transistors in a semiconductor body, multilayer component, and semiconductor arrangement | |
| US20060033183A1 (en) | Cascode, cascode circuit and method for vertical integration of two bipolar transistors into a cascode arrangement | |
| JPS62290167A (en) | Semiconductor device | |
| JPS6241427B2 (en) | ||
| KR0133556B1 (en) | Horizontal Insulated Gate Bipolar Transistor | |
| RU2166220C2 (en) | Bipolar transistor |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20101207 |