КРЕМНИЕВЫЙ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ПРИБОР

Предлагаемая полезная модель относится к области микроэлектроники и может быть использована в конструкциях полупроводниковых приборов для уменьшения габаритов кристалла.
Известен кремниевый полупроводниковый прибор, содержащий прямоугольный кристалл из слаболегированного рабочего слоя одного типа проводимости, планарный р-n переход в рабочем слое, сильно легированный канальный ограничитель того же типа проводимости, что и рабочий слой, в виде рамки, выполненной по периферии кристалла, и слой окисла (патент США US  № 4721685, H01L 21/265, 26.01.988 г.).
Канальный ограничитель выполнен в виде рамки шириной 20-30 мкм и ограничивает площадь окисла, с которой могут собираться подвижные ионы электрическим полем планарного перехода.
Внутренние границы канального ограничителя имеют по углам скругления, которые концентрично расположены с угловой областью р-n перехода, а внешняя граница р-n перехода по углам имеет скругления радиусом не менее 30-50 мкм, чтобы планарный р-n переход был приближен к цилиндрическому, что повышает напряжение пробоя планарного перехода.
Недостатком данного кремниевого полупроводникового прибора является то, что при наличии подвижных ионов в слое окисла обедненный слой в обратном смещении доходит до сильно легированной области канального ограничителя, тем самым увеличивая обратный ток и снижая пробивное напряжение.
Данный недостаток устранен в кремниевом полупроводниковом приборе, содержащем прямоугольный кристалл из слаболегированного рабочего слоя одного типа проводимости, планарный р-n переход в рабочем слое, сильно легированный канальный ограничитель того же типа проводимости, что и рабочий слой, в виде рамки, выполненной по периферии кристалла, слой окисла с контактными окнами к канальному ограничителю, металлический полевой электрод канального ограничителя ( А. Блихер «Физика тиристоров» перевод с англ. И.В. Грехова, 1981 г., стр. 185-189). Полевой электрод канального ограничителя выходит за пределы сильно легированной области в сторону центра кристалла на расстояние, большее глубины диффузии примеси канального ограничителя. Положительные ионы в слое окисла, достигнув края полевого электрода, перестают двигаться и не доходят до сильно легированной области канального ограничителя, при этом пробивное напряжение не снижается.
Недостатком данного кремниевого полупроводникового прибора является то, что из-за наличия в слое окисла контактных окон к канальному ограничителю по периферии кристалла увеличивается площадь кристалла.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является уменьшение габаритных размеров кристалла кремниевого полупроводникового прибора.
Указанный технический результат достигается тем, что в отличие от известных кремниевых полупроводниковых приборов, в предлагаемом кремниевом полупроводниковом приборе, содержащем прямоугольный кристалл из слаболегированного рабочего слоя одного типа проводимости, планарный р-n переход в рабочем слое, сильно легированный канальный ограничитель того же типа проводимости, что и рабочий слой, в виде рамки, выполненной по периферии кристалла, слой окисла с контактными окнами к канальному ограничителю, металлический полевой электрод канального ограничителя, в предлагаемой полезной модели контактные окна, соединяющие канальный ограничитель с полевым электродом канального ограничителя, выполнены локально по углам кристалла.
Расположение контактных окон локально по углам кристалла практически не занимает полезную площадь из-за того, что они расположены в углах канального ограничителя, у которого за счет его внутренних радиусов скругления появляется достаточное место для эффективного контакта между канальным ограничителем и металлическим полевым электродом.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется фигурами. Конструкция предлагаемого кремниевого полупроводникового прибора представлена на фиг. 1 (вид сверху) и на фиг. 2 (разрез).
Позициями на фиг. 1, 2 обозначены
1 - эпитаксиальный слой;
2 - кремниевая монокристаллическая подложка;
3 - канальный ограничитель;
4 - базовая область;
5 - эмиттерная область;
6 - термический оксид кремния;
7 - металлизация базы и эмиттера;
8 - металлический полевой электрод канального ограничителя;
9 - контактные окна, соединяющие канальный ограничитель с полевым электродом;
10 - слой полиимида;
11 - металлизация коллектора.
Предлагаемый кремниевый полупроводниковый прибор имеет следующую конструкцию: формируют базовую 4 и эмиттерную 5 области в эпитаксиальном слое 1 р-типа проводимости (фиг. 2) толщиной 16 мкм и удельным сопротивлением 5 Ом⋅см на кремниевой монокристаллической подложке 2 р-типа проводимости и удельным сопротивлением 0,005 Ом⋅см. Для повышения напряжения пробоя и уменьшения обратного тока по периферии кристалла в виде рамки формируют сильно легированный канальный ограничитель 3 р-типа проводимости. В слое термического оксида кремния 6 толщиной 0,6 мкм формируют контактные окна к канальному ограничителю 9 по углам кристалла и контактные окна к базовой и эмиттерной областям. Затем методом магнетронного напыления наносят слой алюминия толщиной 2 мкм, формируют методом фотолитографии металлизацию базы и эмиттера 7 и металлический полевой электрод канального ограничителя 8; далее наносят слой полиимида 10 толщиной 6 мкм, и вытравливают контактные окна к металлизации. Затем на обратной стороне пластины формируют металлизацию коллектора 11, напыляя слой золота толщиной 0,5 мкм и вжигая при температуре 450°C в течение 10 мин.
При использовании предлагаемой конструкции контактных окон к полевому электроду, размер кристалла, например, 0,6×0,6 мм можно уменьшить при использовании стандартных методов контактной фотолитографии по каждой оси на 20 мкм и тем самым сэкономить 6,5% площади кристалла. Применение предлагаемой полезной модели наиболее эффективно на кристаллах размером до 1,5×1,5 мм.