БИПОЛЯРНЫЙ ТРАНЗИСТОР

Полезная модель относится к полупроводниковой электронике, а именно к конструкциям биполярных транзисторов.
Известен биполярный транзистор, состоящий из подложки, коллекторного эпитаксиального слоя, планарных переходов базы и эмиттера и металлизированных контактных площадок к ним (см., например, Колесников В.Г., Никишин В.И., Сыноров В.Ф. Кремниевые планарные транзисторы, 1974 г., с. 14).
Контактные площадки находится непосредственно в активных областях эмиттера и базы. Обычно глубина базовой области не превышает 6 мкм, а эмиттерной 4 мкм. Присоединение гибкого вывода методом ультразвуковой сварки или термокомпрессионным методом вредно воздействует на активные области, особенно на активную область эмиттера из-за ее меньшей глубины, и она может значительно деградировать из-за механического воздействия при сварке. При этом ухудшается коэффициент неидеальности p-n перехода, нормальное значение которого 1,01-1,02, а при механическом воздействии ухудшается до значений 1,1-1,2. Также уменьшается коэффициент усиления транзистора на малых токах, и растут значения обратных токов.
Кроме того, из-за больших размеров контактной площадки необходимо увеличивать размеры активных областей, что понижает процент выхода годных.
Указанные недостатки устранены в наиболее близком к предлагаемой полезной модели биполярном транзисторе, состоящем из подложки, коллекторного эпитаксиального слоя, планарных переходов базы и эмиттера, покрытых слоем оксида кремния, контактных окон к этим переходам, металлизированных контактных площадок базы и эмиттера над пассивной частью коллектора (см., например, Мазель Е.З. Планарная технология кремниевых приборов, 1974 г., с. 309).
В таком биполярном транзисторе контактные площадки находятся не в активных областях базы и эмиттера, а над коллекторной областью эпитаксиального слоя. Контактные площадки базы и эмиттера от коллекторной области изолирует диэлектрический слой из оксида кремния. Таким образом, исключается негативное влияние сварки на активные области при присоединении гибких выводов. Есть возможность расположить контактные площадки по периферии кристалла для удобства разварки гибких выводов на соответствующие траверсы корпуса.
Однако в процессе присоединения к контактной площадке внешних выводов или при контроле электрических параметров может нарушиться целостность оксида кремния под контактной площадкой, что приводит к короткому замыканию на коллекторную область. Это приводит к отказу и уменьшению выхода годных приборов. Обычно толщина оксида кремния составляет 0,8-1 мкм, при увеличении толщины в одном технологическом процессе возможна сегрегация примесей, влияющих на параметры транзистора. Поэтому для увеличения толщины изолирующего слоя оксида кремния до 1,5 - 3 мкм, необходимо нанести дополнительный слой оксида кремния методом пиролитического осаждения при температуре 800°С, что усложняет конструкцию транзистора.
Техническим результатом данной полезной модели является повышение надежности и повышение выхода годных биполярных транзисторов без усложнения технологического процесса.
Указанный технический результат достигается тем, что в отличие от известного устройства биполярного транзистора, состоящего из подложки, коллекторного эпитаксиального слоя, планарных переходов базы и эмиттера, покрытых слоем оксида кремния, контактных окон к этим переходам, металлизированных контактных площадок базы и эмиттера над пассивной частью коллектора, в предлагаемой полезной модели в эпитаксиальном слое под контактными площадками эмиттера и базы сформированы изолированные участки базового перехода.
Новым в предлагаемой полезной модели является то, что изолированные участки базового перехода под контактными площадками дополнительно изолируют базовый и эмиттерный переходы и защищают их от замыкания на коллекторную область.
При возможном разрушении оксида кремния образуется защитный p-n переход, который изолирует базу и эмиттер от коллектора.
Изолированные участки базовых переходов формируются в одном технологическом процессе с формированием активной области базы, поэтому формирование данных областей не усложняет конструкцию биполярного транзистора.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежом. На чертеже приведен схематичный разрез предлагаемого биполярного транзистора.
Позициями на чертеже обозначены:
1 - кремниевая высоколегированная n+ подложка;
2 - эпитаксиальный слой n-типа;
3 - планарный переход базы p-типа;
4 - изолированные участки базового перехода p-типа;
5 - планарный переход эмиттера n-типа;
6 - слой оксида кремния;
7 - контактные окна к планарным переходам базы и эмиттера;
8 - металлизированные контактные площади базы и эмиттера;
9 - контакт коллектора.
Ниже описана конструкция предлагаемого дискретного биполярного транзистора и основные этапы его изготовления.
На кремниевой сильнолегированной n+ подложке 1 с удельным сопротивлением 0,01 Ом*см, со сформированным эпитаксиальным слоем n-типа 2 с сопротивлением 4 Ом*см толщиной 16 мкм путем диффузии бора при температуре 1100°С одновременно формируют планарный переход базы p-типа 3 и изолированные участки базового перехода p-типа 4 глубиной 2,5 мкм. В планарном переходе базы p-типа 3 путем диффузии фосфора при температуре 1060°С формируют планарный переход эмиттера n-типа 5 глубиной 1,5 мкм. Диэлектрический слой оксида кремния 6 толщиной 0,9 мкм сформирован сухим термических окислением поверхности кремния при температуре 1100°С. Контактные окна к планарным переходам базы и эмиттера 7 сформированы селективным травлением оксида кремния.
Над пассивной частью коллектора магнетронным распылением алюминия с последующей фотолитографией формируют металлизированные контактные площадки базы и эмиттера 8 толщиной 2 мкм. Контакт коллектора 9 с обратной стороны подложки сформирован термическим напылением золота толщиной 0,7 мкм.
При этом изолированные участки базового перехода 4 должны находиться на расстоянии не менее 17 мкм от планарного перехода базы p-типа 3, чтобы при включении защитного p-n перехода, его область пространственного заряда не влияла на активную базу.