[發(fā)明專利]具有寬安全工作范圍的高速、高頻半導體器件

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 00109335.5
• 申請日: 2000-05-29
• 公開（公告）號: CN1326228A
• 公開（公告）日: 2001-12-12
• 發(fā)明（設計）人: 陳慶豐
• 申請（專利權）人: 北京普羅強生半導體有限公司
• 主分類號: H01L29/70
• 分類號: H01L29/70
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

高速、高頻半導體器件要求淺射極結，同時也要求基極寬度小，按常規(guī)做法會產生如圖一(1)所示的銳角，工作時該銳角部分的電流極易集中，而造成一般半導體器件失效；另外，因基極寬度小，從射極注入的電流不能被充分擴展，并在該電流到達集電極時，造成該集電極局部電力的損耗，而使高速、高頻半導體器件的溫度大幅提升，助長了熱力點的形成，更限制了高速、高頻半導體器件的安全工作范圍。因此，如圖一(2)，圖一(3)所示，必須增加半導體晶粒的尺寸來滿足要求，也就是滿足高速、高頻半導體器件工作原理的淺結窄基極要求，這樣必然使半導體晶粒內部電容增大，進而造成該高速高頻半導體器件的高頻特性下降。

因此，如何提供一種具有寬安全工作范圍的高速、高頻半導體器件，成為激發(fā)本發(fā)明人的發(fā)明動機。

本發(fā)明人以其多年的相關行業(yè)經驗，經過不斷的思考研究，終使本發(fā)明得以誕生。其目的就是為提供一種具有寬安全工作范圍的高速、高頻半導體器件，以解決原有技術的缺陷。本發(fā)明采用基極(或射極)圖形形成時，利用硅基片的刻蝕，通過形成該部位三種方向的雜質擴散，進而形成擴散端的特性曲率，用以緩和該部位的電流集中，且獲得淺的擴散深度，進而得到寬安全工作范圍的高速、高頻的半導體器件。本發(fā)明可進一步縮小半導體晶粒的尺寸，使其用于工業(yè)生產時可降低成本。本發(fā)明不僅適用于半導體器件，也適用于集成電路。下面結合實例具體說明如下：

圖例說明：E????射極B????基極1????擴散雜質的堆積2????縱向雜質的堆積3????橫向堆積的雜質A????橫向擴散B????向下擴散(深度的擴散)C????向斜下方的擴散圖一(1)為一般半導體器件的擴散端(淺擴散深度的場合)的示意圖。圖一(2)為一般半導體器件的擴散端(中擴散深度的場合)的示意圖。圖一(3)為一般半導體器件的擴散端(深擴散深度的場合)的示意圖。圖二(1)為本發(fā)明的擴散端(通過基極刻蝕的淺端擴散場合)的示意圖。圖二(2)為本發(fā)明的擴散端(通過射極刻蝕的淺端擴散場合)的示意圖。圖二(3)為本發(fā)明的擴散端(通過基極和射極兩樣刻蝕的淺端擴散場合)的示意圖。圖三(1)為本發(fā)明的“三種方向雜質擴散”，的放大說明圖。圖三(2)為本發(fā)明的雜質擴散方向圖。圖四為本發(fā)明的實例應用圖。

參閱圖二(1)，圖二(2)，圖二(3)，本發(fā)明采用在基極(或射極)圖形形成時，對擴散屏蔽膜的刻蝕及對硅基片的刻蝕，得到淺的擴散深度，有效控制擴散圖形周邊的特性曲率，用以緩和該部位的電流集中，獲得淺的擴散深度，進而得到寬安全工作范圍的高速、高頻半導體器件。

參閱圖三(1)，圖三(2)所示，本發(fā)明采用在基極(或射極)圖形形成時，利用硅基片的刻蝕，通過(1，2，3)部分形成該部位的三種方向(A，B，C)的雜質擴散，形成擴散端的特性曲率，用以緩和該部位的電流集中，并獲得淺的擴散深度，進而得到寬安全工作范圍的高速、高頻的半導體器件，要獲得淺的擴散和較大的曲率半徑，刻蝕深度應盡量深一些，以期獲得較好的效果。

圖四所示，一典型5微米工作范圍的晶體管，晶體尺寸為：1.5mm×1.5mm，其中該晶粒實際有效面積為1.45mm×1.45mm＝2.1mm²，并采用如圖四所示的“王”字形射極圖形，經10V測試后工作范圍為1A電流。

若利用同樣的5微米工作范圍的晶體管，晶粒尺寸同樣為1.5mm×1.5mm，并利用本發(fā)明在基極氧化膜刻蝕后，將硝酸和氫氟酸為主的混合酸溶液刻蝕掉2微米后，采用圖四的“王”字形射極圖形，經10V測試后該工作范圍為1.7A電流。

再參閱圖四，該實際晶粒尺寸為2.45mm×2.45mm＝6.0mm²，采用圖四的“王”字形射極圖形，經20V測試后該工作范圍為4A電流。若利用同樣晶粒尺寸為2.45mm×2.45mm＝6.0mm²，并利用本發(fā)明在基極氧化膜刻蝕后，將硝酸和氫氟酸為主的混合酸溶液刻蝕掉2微米后，并采用圖四的“王”字形射極圖形，經20V測試后該工作范圍為5.8A電流。

由上述事實可知，在基極進行2微米左右的刻蝕后，其安全工作范圍可擴大50％-70％。為進一步說明其實用性，特將其優(yōu)點列舉如下：1.避免過電流產生。2.避免半導體元器件過熱、損壞。3.實用性高。4.多用途。(不僅適用于半導體元件，還適用于集成電路)5.具有工業(yè)利用價值。

上面所述，僅為本發(fā)明的較佳實例，凡利用本發(fā)明的上述技術及方法所做的變化，均應包含在發(fā)明之列。