МОЩНАЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВАЯ СТРУКТУРА

Полезная модель относится к полупроводниковой электронике и может быть применена в конструкциях мощных полупроводниковых приборов.
Известна мощная полупроводниковая структура, включающая в себя область одного типа проводимости, в пределах которой находится область второго типа проводимости площадью S (Батушев В.А. Электронные приборы. - М.: Высш. школа, 1980. - С.57, 96-97.).
пред
рас
вых
рас
Недостатком такой полупроводниковой структуры является большая величина отношения предельно допустимой рабочей температуры T к рассеиваемой тепловой мощности P, что ограничивает достижение максимальной для данной площади S выходной электрической мощности структуры P=α·P, связанной с выделяемой тепловой мощностью некоторым коэффициентом пропорциональности (Проектирование и технология производства мощных СВЧ-транзисторов /В.И. Никишин, Б.К. Петров, В.Ф. Сыноров и др. - М.: Радио и связь, 1989. - С.61-74, 83-84.).
Известно изобретение (US 5763914, МПК H01L 29/06; H01L 29/40; H01L 29/78, 1998), которое относится к топологии МОП-транзистора, где плотность упаковки увеличивается за счет использования ячеек транзистора формы неортогонального параллелограмма с усеченным или скругленным острым углом, причем при увеличении плотность упаковки ширина канала остается той же.
рас
вых
пред
Наиболее близкой по совокупности признаков является мощная полупроводниковая структура, область второго типа проводимости которой представляет собой прямоугольник с длинами большой и малой сторон a и b соответственно, причем a>>b (Конструирование и технология микросхем/ Коледов Л.А., Волков В.А., Докучаев Н.И. и др. Под ред. Л.А. Коледова - С.174). Это позволяет удалить часть парциальных источников тепла от центральной области структуры на ее периферию и тем самым повысить величины P и P, при которых достигается значение T, тем больше, чем больше отношение периметра П области второго типа проводимости к ее площади S (Захаров А.Л., Асвадурова Е.И. Расчет тепловых параметров полупроводниковых приборов: Метод эквивалентов. - М.: Радио и связь, 1983. - С.86-94.).
вых
Увеличение максимального линейного размера полупроводникового кристалла l>a, при неизменном его минимальном размере d≈b+2Δ, где Δ - определяемое технологией резки пластины расстояние от края полупроводниковой структуры до края кристалла, приводит к увеличению брака при резке пластин на кристаллы и монтаже кристаллов в корпуса полупроводниковых приборов и ограничивает дальнейшее увеличение отношения П/S, тем самым - увеличение P.
Полезная модель предназначена для увеличения максимальной тепловой мощности, рассеиваемой полупроводниковой структурой. Технический результат заключается в увеличении отношения выходной мощности полупроводниковой структуры к ее площади.
Технический результат достигается тем, что в известной мощной полупроводниковой структуре, содержащей область первого типа проводимости в форме параллелограмма в пределах области второго типа проводимости, согласно изобретению, параллелограмм является непрямоугольным с отношением длин сторон не менее 2,5:1.
макс
макс
макс
пред
рас
вых
Получаемый при ее осуществлении технический результат, а именно, увеличение отношения выходной мощности полупроводниковой структуры к ее площади, достигается за счет того, что непрямоугольный параллелограмм с основанием a и высотой b обладает большим периметром, чем его прямоугольник со сторонами a и b, т.е. с той же площадью S=a·b. Это позволяет в большей степени отдалить парциальные источники тепла от обладающего максимальной температурой T геометрического центра активной области полупроводниковой структуры, совпадающей с областью второго типа проводимости, и за счет этого уменьшить T. Повышение T до значения T достигается путем увеличения P (Захаров А.Л., Асвадурова Е.И. Расчет тепловых параметров полупроводниковых приборов: Метод эквивалентов. - М.: Радио и связь, 1983. - С.29-31.) и, соответственно, P.
На фиг.1 изображена заявляемая мощная полупроводниковая структура, вид сверху.
Мощная полупроводниковая структура включает в себя область первого типа проводимости 1 и сформированную внутри нее область второго типа проводимости 2 в форме непрямоугольного параллелограмма с длиной основания b, высотой h и длиной боковой стороны a', расположенные на полупроводниковом кристалле 3. Штрих-пунктирной линией показан соединяющий середины оснований отрезок OO', посередине которого расположен геометрический центр параллелограмма G. Пунктирной линией изображен прямоугольник с длиной большой стороны a=h, построенный на основании параллелограмма, в центре которого расположен квадрат со стороной b.
макс
Как видно из фиг.1, для области второго типа проводимости в форме непрямоугольного параллелограмма в сравнении с прямоугольным параллелограммом той же площади S=a·b имеет место перенос участков 4 и 5 с парциальными источниками тепла к периферии области, что приводит к уменьшению максимальной температуры полупроводниковой структуры T в точке G. Данный эффект при a=const и h=const проявляется тем сильнее, чем больше угол между отрезком OO' и высотой параллелограмма, т.е. чем больше отношение периметра параллелограмма П=2(a'+b) к его площади 5.
макс
пред
вых
Восстановление значения T=T требует увеличения мощности, рассеиваемой парциальными источниками тепла, что приводит к увеличению выходной электрический мощности полупроводниковой структуры Р.