Мощный биполярный транзистор

 

Использование: область полупроводникового производства, а именно конструкции мощного биполярного транзистора с повышенной устойчивостью к вторичному пробою. Сущность: мощный биполярный транзистор содержит в монокристаллической полупроводниковой подложке по крайней ней мере один слой первого типа проводимости, образующий коллекторную область, один слой второго типа проводимости, сопряженный с указанной коллекторной областью и образующий базовую область, и по крайней мере один слой первого типа проводимости, сформированный в базовой области и образующий змиттерную область транзистора, имеющую переменную глубину и степень легирования. Новым в транзисторе является то, что его эмиттерная область состоит из двух зон, в которых указанные глубина и степень легирования изменяются не дискретно, а непрерывно, увеличиваясь или уменьшаясь с некоторым постоянным градиентом по направлению к центру указанной эмиттерной области. 3 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к области полупроводникового производства, а именно к конструкции мощного биполярного транзистора с повышенной устойчивостью к вторичному пробою. Целью изобретения является повышение коэффициента усиления по току мощного биполярного транзистора с сохранением его устойчивости к вторичному пробою. Изобретение поясняется чертежами, на которых изображены поперечные сечения мощных транзисторов предлагаемой конструкции (см. фиг. 1 -5) и поперечные сечения диффузионных структур предлагаемых мощных транзисторов (см. фиг. 6-9). Предлагаемая конструкция реализована на примере мощного транзистора, устойчивого к вторичному пробою при обратном смещении базы (см. фиг. 1). Полупроводниковый прибор содержит коллектор n-типа, состоящий из высокоомного слоя 1 толщиной 150 мкм. имеющего удельное сопротивление ρ= 90 Ом· см, и сильнолегированного слоя 2 толщиной 130 мкм, имеющего поверхностную концентрацию 9·10²⁰ат/см³, базовую область 3 р-типа, глубиной 26 мкм, легированную галлием, имеющую поверхностную концентрацию 6 х 10¹⁷ат/см³, и эмиттерную область n⁺-типа шириной 180 мкм переменной глубины и степени легирования, состоящую из двух зон 4 и 5, в которых указанные глубина и степень легирования непрерывно с постоянным градиентом уменьшаются в направлении к центру эмиттерной области. При этом максимальная глубина и степень легирования составляет соответственно Н 7 мкм и N_sl=6х10¹⁹т/см³, а минимальная глубина и степень легирования, соответственно, h 2 мкм и N_s2 2 х10¹⁸ ат/см³. Поверхность эмиттерного перехода и центральная часть эмиттерной области защищены пиролитическим окислом 6 толщиной 0.6 мкм. На рабочей поверхности транзистора создана алюминиевая металлизация 8 эмиттера, контактирующая с телом эмиттера через окна 7 и алюминиевая металлизация 9 базы, толщиной 5 мкм. На поверхности сильнолегированного слоя коллектора имеется металлизация 10 Ni-Аu толщиной 1,5 мкм. Поверхность коллекторного перехода пассивирована известным образом (не показано). Энергия вторичного пробоя указанного транзистора составляет 400 мдж (L40 мГн), а коэффициент усиления по току в режиме малого сигнала (I_к 100 mA) и большого сигнала (I_к 5 А) соответственно h_21E100mA=20 и h_21E5A=3. Следует отметить, что энергия вторичного пробоя транзистора известной конструкции с профильным эмиттером, имеющего аналогичные диффузионные параметры и коэффициент усиления по току. составляла бы 300 мДж. А в случае необходимости получения энергии вторичного пробоя 400мДж коэффициент усиления по току транзистора известной конструкции составил бы соответственно h_21e100mA 15 и h_21E5A 2,2. Способ изготовления предложенного полупроводникового прибора весьма несложен. Сначала в высокоомном слое исходной n-n⁺-структуры методом диффузии галлия в открытой трубе формируют базовую область, покрытую пленкой термического окисла толщиной 0,8 мкм, и проводят процесс фотолитографии, вскрывая в указанном окисле окна для создания эмиттерной области. Затем известным способом в указанные окна наносится слой поликристаллического кремния толщиной 0,5мкм и рабочая поверхность пластины защищается слоем пиролитического окисла толщиной 1,4 мкм. Далее в областях соответствующих участкам эмиттерной области с максимальной глубиной и степенью легирования вскрываются окна шириной 5 мкм, открывающие поверхность базовой области. Фактически вскрывается периферия эмиттерной области, причем с одной стороны (внешней) указанные окна ограничены слоем термического и пиролитического окисла, а с другой стороны (внутренней) слоем поликристаллического кремния, покрытого пиролитическим окислом. Известным образом проводят процесс диффузии фосфора из PСl₃. и благодаря различию коэффициентов диффузии фосфора в моно- и поликремнии получают эмиттерную область переменной глубины и степени легирования. Затем после снятия защитного покрытия следует процесс пиролитического окисления, вскрываются контактные окна и известным способом формируется металлизация эмиттера, базы и коллектора и пассивация коллекторного перехода транзистора. Следует пояснить, что различные градиенты глубины и степени легирования эмиттерной области получают, регулируя толщину слоя поликристаллического кремния, ширину вскрываемых окон и концентрацию легирующей примеси. Таким образом предлагаемая конструкция полупроводникового прибора позволяет стабилизировать коэффициент усиления по току мощного транзистора за счет его повышения в области больших и малых токов коллектора, а также повысить устойчивость указанного транзистора к вторичному пробою. 2 4

Формула изобретения

1. Мощный биполярный транзистор, содержащий по крайней мере одну эмиттерную область шириной l переменной глубины и степени легирования, отличающийся тем, что, с целью повышения коэффициента усиления по току с сохранением устойчивости к вторичному пробою, эмиттерная область состоит по крайней мере из двух симметричных относительно центра эмиттерной области зон, в которых глубину эмиттерной области H выбирают из соотношения H=H₀+kl, где а H₀ глубина эмиттерной области на внешнем краю зоны. 2. Транзистор по п. 1, отличающийся тем, что участку эмиттерной области с максимальной глубиной соответствует максимальная степень легирования, а участку с минимальной глубиной минимальная степень легирования эмиттерной области. 3. Транзистор по п. 1, отличающийся тем, что эмиттерная область состоит из четырех зон, участок эмиттерной области с максимальной глубиной и степенью легирования выполнен на расстоянии а от центра эмиттерной области, где а участок с минимальной глубиной и степенью легирования расположен в центре эмиттерной области. 4. Транзистор по пп. 1-3, отличающийся тем, что ширина и степень легирования его активной базы переменные величины, причем каждому участку эмиттерной области с минимальной глубиной и степенью легирования соответствует максимальная ширина и степень легирования активной базы, а каждому участку эмиттерной области с максимальной глубиной и степенью легирования соответствует минимальная ширина и степень легирования активной базы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9