[實用新型]一種大電流高速高可靠性NPN型功率晶體管

有效

• 申請號: 201720591954.3
• 申請日: 2017-05-25
• 公開（公告）號: CN207068865U
• 公開（公告）日: 2018-03-02
• 發明（設計）人: 龔利汀;龔利貞
• 申請（專利權）人: 無錫固電半導體股份有限公司
• 主分類號: H01L29/73
• 分類號: H01L29/73;H01L29/06
• 代理公司: 無錫市大為專利商標事務所(普通合伙)32104
• 代理人: 曹祖良

技術領域

本實用新型屬于半導體晶體管技術領域，涉及一種開關電源用的功率晶體管，尤其是一種大電流高速高可靠性NPN型功率晶體管。

背景技術

大電流高速高可靠性NPN型功率晶體管應用范圍廣泛，其應用在各種家用電器和電子儀器內部的開關電源，變頻電源，電解電鍍電源，焊接電源，感應加熱電源，充電電源，照明電源，軍用電源和航空航天電源等領域，其市場前景非常廣闊。這些應用中要求電流大，開關速度快，可靠性高等特點。而要實現開關速度快，則必須晶體管的頻率要高，那么基區結深就要淺，但是，結深與擊穿是一對矛盾體，所以要在保證擊穿電壓的前提下，提高晶體管的開關速度是一個難點。目前國內市場上大電流高擊穿的晶體管開關速度得不到保證；而使用廠家為了保證其可靠性，一般會選擇日本原裝進口管，但是有的型號已經停產，沒有停產的型號則價格很貴，而且供貨渠道不穩定，采購周期長。因此，國內工業設備、電源生產廠家等非常期待國內的功率半導體廠家能研發生產出此類大電流高速高可靠性NPN型功率晶體管。

發明內容

針對現有技術中存在的不足，本實用新型提供一種大電流高速高可靠性NPN型功率晶體管，其結構簡單，通過減小P型基區的結深加快晶體管的開關速度，通過增設中止環提高晶體管的耐壓能力，通過減小單個晶體管的面積使電流增大，使用成本將低，安全可靠。

本實用新型采用的技術方案是：一種大電流高速高可靠性NPN型功率晶體管，包括N+型襯底，所述N+型襯底的正面設有N-型集電區，所述N+型襯底背面設有背面金屬層，用于引出晶體管的集電極；所述N-型集電區中間形成有P型基區，其特征在于，所述P型基區深入到N-型集電區內，深度為10μm，所述P型基區上連接有基極金屬層，用于引出晶體管的基極，所述N-型集電區邊緣形成有N+型中止環，所述N+型中止環深入到N-型集電區內，所述P型基區內設有N+型發射區，所述N+型發射區周圍設有N+型增阻環，所述N+型增阻環設在P型基區內，所述N+型發射區上連接有發射極金屬層，用于引出晶體管的發射極；所述N-型集電區表面覆蓋有氧化層，所述基極金屬層和發射極金屬層間通過氧化層隔離，所述氧化層上覆蓋有表面鈍化層，所述表面鈍化層對應P型基區和N+型發射區各開一個窗口，分別用于引出基極金屬層和發射極金屬層。

進一步地，N+型增阻環上設有氧化層，N+型增阻環上的氧化層包裹在基極金屬層內。

進一步地，所述N+型發射區、N+型增阻環和N+型中止環同時形成，且結深和摻雜濃度相同。

進一步地，所述基極金屬層和發射極金屬層為同一制造層。

進一步地，所述氧化層為二氧化硅層。

進一步地，所述表面鈍化層為磷硅玻璃膜。

進一步地，所述基極金屬層和發射極金屬層的材料均為鋁，所述背面金屬層的材料包括銀。

進一步地，所述晶體管的面積為4.15mm*4.15mm，電流為16~18A。

本實用新型的優點在于：

1） P型基區深入到N-型集電區的PN結結深為10um，較普遍14-15um的結深，結深變淺，頻率達到15MHz，提高特征頻率，進而減小開關時間；

2）采用N+型中止環的結構，優化了晶體管的擊穿特性；

3）采用了增阻環結構，對P型基區注入電流的橫向流動起阻擋作用，P型基區電流不能流向發射結表面，而是均勻地從發射結下面流過，減弱了晶體管大電流工作時的發射極電流集邊效應，減小了發射結的電流集中，從而提高了產品的功率耐量，使產品具有較高的抗過熱點燒毀能力；

4）晶體管的管芯面積設計為4.15mm*4.15mm，既能達到大電流，又縮小了管芯版圖，降低了成本。

附圖說明

圖1為本實用新型的芯片等效圖。

圖2為本實用新型的剖面結構示意圖。

附圖標號說明：1-基極金屬層、2-發射極金屬層、3-表面鈍化層層、4-氧化層、5-N+型發射區、6-N+型增阻環、7-P型基區、8-N-型集電區、9-N+型襯底、10-背面金屬層及11-N+型中止環。

具體實施方式

下面結合具體附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。