Способ изготовления выпрямительного элемента

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОР(:ИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства ¹

МПК Н Oll 7/34

Заявлено 04.1Х.1967 (№ 1182156, 26-25) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликов11но 04.11.1971. Бюллетень М 7

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 621.382.2 (088.8) Дата опубликования описания 29.111.1971

Авторы изобретения.

Ю. И. Козлов, Д. П. Ловцов и В. М. Рюмшин

Заявитель

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВЪ|ПРЯМИТЕЛЬНОГО ЭЛЕМЕНТА

Изобретение относится к области электротехнической промышленности и может быть применено для создания выпрямляющсго контакта на больших площадях в силовых вентилях.

При известном сплавном методе изготовления выпрямительного элемента за основу берутся кремниевый диск электронного типа проводимости, диск эвтектического сплава А! — Si (силумин), диск тройного сплава Ag — Pb — Sb и термокомпенсирующие вольфрамовые диски.

Процесс сплавления производится в вакууме с остаточным давлением 5 10 — 4,ил! рт. ст.

Во время термического процесса при температуре 850 К силуминовый диск персход1гг в жидкое состояние, смачивая поверхность кремниевого диска. При дальнейшем повышении температуры увеличивается смачивасмость и растворимость кремния в алюминии, поэтому происходит растворение исходного кремния.

При охлаждении на поверхности исходного кремния, как на затравке, нарастает слой кремния, повторяющий структуру и ориентацию исходного кремния, т. е. нарастает автоэпитаксиальный слой.

Сформировавшийся прН oxn > ;geH1!«sr!!!Ta! сиальный слой лсгирован атомами! алюминия, т. е. обладает дырочным типом проводимости.

На границе исходный кремний — эпитаксиальный слой образуется электронно-дырочный переход. ! . другой стороны исходного кремния находится диск сплава Ag — Pb — Sb. Ьо время термического процесса здесь также при повышении температуры происходят расплавление сплава, смачиванис расплавленным сплавом поверхности кремниевого диска, растворение кремния до насыщения при температуре сплавления. Охлаждение приводит к пересыщению расплава, и избыточный кремний выкристаллизовывается (нарастает) на поверхности исходного кремния, повторяя его структуру и ориентацшо, образовывая автоэпитак15 сиальный слой. На границе автоэпитаксиальный слой — исходный кремний образуется переход типа n+ — n. При температурах сплавления компоненты сплавов (Pb, Sb, А1) подвержены испарению. Часть паров осаждается на

20 свободной поверхности кремния, увеличивая поверхностную проводимость, что приводит к сужению области запорного слоя у поверхности и, следовательно, к снижению пробивного напряжения (поверхностный пробой) .

Под действием груза, использующегося для облегчения разрыва окисной пленки, прп неустойчивых режимах подьсма температуры часть расплавленного сплава выдавливается из промежутка вольфрам — кремни!!, образуя

30 заплывы, шунтирующие р — n-переход или

256875

Составитель М. Г. Лепешкина

Корректоры; В. Петрова и Л. Корогод

Текред Л. Я. Левина

Редактор П. Г. Горшкова

Заказ 727/1 Изд. № 310 Тираж 473 Подписное

ЦИИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4)5

Типография, пр. Сапунова, 2 у удшающие его характеристики.

При охлмкде1п и по диаметру гнезда кассеты возникает значительный перепад температуры (до 40 — 80 С). По этой причине кристаллизация начинается в местах, располо>кеицых ближе к боковой поверхности кассеты. В диаметрально противоположных местах (ближе к центру кассеты) из-за явления усадки между вольфрамовым и кремниевым дисками возникает щель.

Указанные выше недостатки снижают процент выхода годных приборов и процент выхода приборов с высоким напряжением пробоя.

Описываемый способ устраняет эти недостатки и позволяет повысить процент годных приборов и увеличить пробивное напряжение.

Для осуществления предложенного способа берутся следующие исходные материалы; силуминовый диск, имеющий диаметр, равный диаметру кремниевого диска и нижнего термокомпенсатора, электродный диск из сплава

Ag — Pb — Sb и верхний термокомпенсатор, имеющие меньший диаметр. При сплавлении электродных сплавов р — n-переход создается на всей поверхности кремниевого диска и из-за равенства площадей вольфрамового и кремниевого дисков в соединении возникают меньшие механические напряжения, которые не вызывают образования трещин в кремниевом кристалле, что положительно сказывается на стабильности электрических характеристик прибора при эксплуатации. Для удаления заплывов сплава, щелей и сужений p — n-перехода на поверхности, вызванных условиями кристаллизации, и для снятия мест, поверхность которых может быть загрязнена напыленными Al, Sb, Pb, сошлифовываются ободок кремния и силумина по периметру до вольфрама.

Такая механическая обработка позволяет;

1. Механически снимать примеси, осевшие во время сплавлсния»а поверхности в районе выхода р — п-перехода (эти примеси е всегда удается снять при химическом травлении р — n-перехода).

2. Снимать закоротки р — n-перехода, возникшие при заплывах электродного сплава (силумина).

3. Ликвидировать щели между кремнием и

10 вольфрамом, возникшие в результате усадочных явлений (ширина сошлифованного ободка больше глубины щели).

4. Снимать наиболее напряженные края кремниевого диска с р — n-переходом.

15 Описываемый способ обработки р — п-перехода позволяет получать переход на выходе на поверхность более однородным, лишенным локальных неоднородностей, неизбежно получаемых после сплавления и приводящих к

20 концентрации напряженности электрического поля в этих местах и, следовательно, к увеличению величины пробивного напряжения.

Предмет изобретения

25 Способ изготовления выпрямительного элемента путем сплавления диска эвтектического сплава Al — Si (силумин), кремниевого диска электронной проводимости, диска тройного сплава Ag — Pb — Sb и термокомпенсирующих

30 вольфрамовых дисков с последующей химической обработкой и защитой полученного р — пперехода, отличающийся тем, что, с целью удаления примесей, закороток p — n-перехода наплывом силумина, а так <е ликвидации ще35 лей между кремнием и термокомпенсирующими вольфрамовыми дисками, сплавление кремния с силумином проводят по всей поверхности диска, после чего перед химической обработкой механически удаляют периферий40 ную часть сборки кремниевый диск — силуминовый диск с p — n-переходом.