提高電晶體晶片抗二次擊穿耐量的方法及結構的製作方法

2023-05-04 14:05:06 1

專利名稱：提高電晶體晶片抗二次擊穿耐量的方法及結構的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種提高電晶體晶片抗二次擊穿耐量的方法及結構，屬於半導體三極體製作技術領域。
背景技術：
目前，在現有技術中，半導體功率三極體的晶片通常採用發射區擴散層電阻或在每一發射極單元上加入薄膜電阻作為穩流電阻的方法來改善電晶體的抗二次擊穿能力。這種傳統的晶片結構具有無法避免的弊端，該弊端就是因為產品在工作時，其溫度會升高，當溫度升高後會使擴散電阻或薄層電阻的阻值變小，從而使其穩流作用大大減弱。因此，現有的這種提高電晶體晶片抗二次擊穿耐量的方法還是不夠理想，還是不能完全滿足用戶的使用要求。

發明內容
本發明的目的在於提供一種結構簡單、製作容易、抗二次擊穿耐量高、工作性能穩定的提高電晶體晶片抗二次擊穿耐量的方法及結構，以克服現有技術的不足。本發明的技術方案是這樣實現的本發明的一種提高電晶體晶片抗二次擊穿耐量的方法是，採用現有的半導體三極體的晶片，在該晶片的基極與發射極之間的P-N結上腐蝕出一圈環形隔離槽，使該環形隔離槽的深度大於3 μ m並小於該P-N結的深度，然後在該環形隔離槽中填充滿絕緣材料層，這樣即可使該晶片的三極體在工作時，其工作電流只從晶片的內部流過，防止在晶片中產生發射極電流集邊效應，從而提高電晶體晶片的抗二次擊穿耐量。上述的絕緣材料層的材料為二氧化矽(Si02 )。根據上述方法構建的一種提高電晶體晶片抗二次擊穿耐量的結構，包括設有基極、集電極和發射極的半導體三極體的晶片，在晶片的基極與發射極之間的P-N結上設有一圈環形隔離槽，環形隔離槽的深度大於3 μ m並小於該P-N結的深度，並且在環形隔離槽中填充有採用二氧化矽材料製作的絕緣材料層。上述環形隔離槽的深度為5μπι 10 μ m。上述環形隔離槽的寬度為2μπι 20 μ m。在上述晶片上、晶片的外圓柱面與環形隔離槽之間還設有一圈玻璃鈍化隔離層。由於採用了上述技術方案，本發明能有效地提高電晶體晶片的抗二次擊穿耐量。 本發明是發明人經過研究電晶體的二次擊穿的發生機理後，而設計出的一種提高電晶體抗二次擊穿耐量的新晶片結構。根據發明人長期研究分析發現，各種類型的電晶體結構缺陷、 表面缺陷和體內缺陷是產生二次擊穿的重要原因，因為上述的任何一種缺陷最終表現為平行於P-N結表面電位梯度的不均勻性，導致電晶體結構內部電位和電場分布對稱性的破壞，在這種缺陷附近，將發生電流集中現象，而這種電流集中的標誌，是以電流集中處為中心的局部區域電流放大係數急陡增大，而這種電流放大係數的增大，又加劇了電流集中現象，最後由於局部區域過熱而造成某些融化區，而出現二次擊穿，因此，如何減小電晶體的電流集中效應、特別是減少發射極電流的集邊效應，就成為提高電晶體抗二次擊穿耐量的關鍵所在。採用本發明能有效地防止在晶片中產生發射極電流集邊效應的現象，從而能大幅度地提高電晶體晶片的抗二次擊穿耐量。採用本發明製作的型號為3DD3773晶片，其產品成品經測試，在Vce=IOOV t=ls下進行二次擊穿耐量測試IC=IS/B ^ 1. 5A，完全超過了現有的同類產品二次擊穿耐量的要求。所以，本發明與現有技術相比，本發明不僅具有結構簡單、製作容易、抗二次擊穿耐量高的優點，而且本發明還具有工作性能穩定、使用壽命長等優點。


圖1為採用本發明的結構示意圖。附圖標記說明1-晶片，2-環形隔離槽，3-絕緣材料層，4-玻璃鈍化隔離層，b_基極，C-集電極，e-發射極，H-環形隔離槽的深度，B-環形隔離槽的寬度。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的詳細說明。
具體實施例方式本發明的一種提高電晶體晶片抗二次擊穿耐量的方法是在現有的半導體三極體晶片的加工工藝基礎上進行實施的，在採用現有的工藝製作成半導體三極體的晶片1後，在該晶片1的基極b與發射極e之間的P-N結上腐蝕出一圈環形隔離槽2， 使該環形隔離槽2的深度大於3 μ m並小於該P-N結的深度，然後在該環形隔離槽2中填充滿絕緣材料層3，該絕緣材料層3的材料可採用現有的二氧化矽(Si02)材料；通過這種方法即可使採用該晶片的三極體在工作時，其工作電流只從晶片1的內部流過，防止在晶片1中產生發射極電流集邊效應，從而提高電晶體晶片的抗二次擊穿耐量。根據上述方法構建的本發明的一種提高電晶體晶片抗二次擊穿耐量的結構，包括現有的設有基極b、集電極c和發射極e的半導體三極體的晶片1，製作時，在晶片1的基極 b與發射極e之間的P-N結上製作出一圈環形隔離槽2，使環形隔離槽2的深度大於3μπι 並小於該P-N結的深度，但環形隔離槽2的最佳深度H最好控制在5 μ m 10 μ m的範圍， 並且將環形隔離槽2的寬度B控制在2 μ m 20 μ m的範圍；然後在環形隔離槽2中填充上採用二氧化矽材料製作的絕緣材料層3 ；最後按傳統的工藝在晶片1上、晶片1的外圓柱面與環形隔離槽2之間製作出一圈玻璃鈍化隔離層4即成。該玻璃鈍化隔離層4的深度和款度可按現有的半導體三級管的玻璃鈍化製作工藝要求確定即可。
權利要求
1.一種提高電晶體晶片抗二次擊穿耐量的方法，其特徵在於採用現有的半導體三極體的晶片(1)，在該晶片(1)的基極(b)與發射極(e)之間的P-N結上腐蝕出一圈環形隔離槽(2)，使該環形隔離槽(2)的深度大於3μπι並小於該P-N結的深度，然後在該環形隔離槽 (2)中填充滿絕緣材料層(3)，這樣即可使該晶片的三極體在工作時，其工作電流只從晶片 (1)的內部流過，防止在晶片(1)中產生發射極電流集邊效應，從而提高電晶體晶片的抗二次擊穿耐量。
2.根據權利要求1所述的提高電晶體晶片抗二次擊穿耐量的方法，其特徵在於所述的絕緣材料層(3)的材料為二氧化矽(Si02)。
3.一種提高電晶體晶片抗二次擊穿耐量的結構，包括設有基極(b)、集電極(c)和發射極(e)的半導體三極體的晶片(1)，其特徵在於在晶片(1)的基極(b)與發射極(e)之間的P-N結上設有一圈環形隔離槽(2)，環形隔離槽(2)的深度大於3 μ m並小於該P-N結的深度，並且在環形隔離槽(2 )中填充有採用二氧化矽材料製作的絕緣材料層(3 )。
4.根據權利要求3所述的提高電晶體晶片抗二次擊穿耐量的結構，其特徵在於環形隔離槽(2)的深度(H)為5μπι ΙΟμ 。
5.根據權利要求3或4所述的提高電晶體晶片抗二次擊穿耐量的結構，其特徵在於 環形隔離槽(2)的寬度(B)為2μπι 20μπι。
6.根據權利要求3所述的提高電晶體晶片抗二次擊穿耐量的結構，其特徵在於在晶片(1)上、晶片(1)的外圓柱面與環形隔離槽(2)之間還設有一圈玻璃鈍化隔離層(4)。
全文摘要
本發明公開了一種提高電晶體晶片抗二次擊穿耐量的方法，本發明在現有的晶片(1)的基極(b)與發射極(e)之間的P-N結上腐蝕出一圈環形隔離槽(2)，使該環形隔離槽(2)的深度大於3μm並小於該P-N結的深度，然後在該環形隔離槽(2)中填充滿絕緣材料層(3)，這樣即可使該晶片的三極體在工作時，其工作電流只從晶片(1)的內部流過，防止在晶片(1)中產生發射極電流集邊效應，從而提高電晶體晶片的抗二次擊穿耐量。本發明不僅具有結構簡單、製作容易、抗二次擊穿耐量高的優點，而且本發明還具有工作性能穩定、使用壽命長等優點。
文檔編號H01L29/06GK102544077SQ20111041314
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月10日 優先權日2011年12月10日
發明者劉宗永, 許曉鵬, 陳友龍 申請人:中國振華集團永光電子有限公司