專利名稱：提高晶體管芯片抗二次擊穿耐量的方法及結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種提高晶體管芯片抗二次擊穿耐量的方法及結(jié)構(gòu)，屬于半導(dǎo)體三極管制作技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，在現(xiàn)有技術(shù)中，半導(dǎo)體功率三極管的芯片通常采用發(fā)射區(qū)擴(kuò)散層電阻或在每一發(fā)射極單元上加入薄膜電阻作為穩(wěn)流電阻的方法來(lái)改善晶體管的抗二次擊穿能力。這種傳統(tǒng)的芯片結(jié)構(gòu)具有無(wú)法避免的弊端，該弊端就是因?yàn)楫a(chǎn)品在工作時(shí)，其溫度會(huì)升高，當(dāng)溫度升高后會(huì)使擴(kuò)散電阻或薄層電阻的阻值變小，從而使其穩(wěn)流作用大大減弱。因此，現(xiàn)有的這種提高晶體管芯片抗二次擊穿耐量的方法還是不夠理想，還是不能完全滿足用戶的使用要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制作容易、抗二次擊穿耐量高、工作性能穩(wěn)定的提高晶體管芯片抗二次擊穿耐量的方法及結(jié)構(gòu)，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明的一種提高晶體管芯片抗二次擊穿耐量的方法是，采用現(xiàn)有的半導(dǎo)體三極管的芯片，在該芯片的基極與發(fā)射極之間的P-N結(jié)上腐蝕出一圈環(huán)形隔離槽，使該環(huán)形隔離槽的深度大于3 μ m并小于該P(yáng)-N結(jié)的深度，然后在該環(huán)形隔離槽中填充滿絕緣材料層，這樣即可使該芯片的三極管在工作時(shí)，其工作電流只從芯片的內(nèi)部流過(guò)，防止在芯片中產(chǎn)生發(fā)射極電流集邊效應(yīng)，從而提高晶體管芯片的抗二次擊穿耐量。上述的絕緣材料層的材料為二氧化硅(Si02 )。根據(jù)上述方法構(gòu)建的一種提高晶體管芯片抗二次擊穿耐量的結(jié)構(gòu)，包括設(shè)有基極、集電極和發(fā)射極的半導(dǎo)體三極管的芯片，在芯片的基極與發(fā)射極之間的P-N結(jié)上設(shè)有一圈環(huán)形隔離槽，環(huán)形隔離槽的深度大于3 μ m并小于該P(yáng)-N結(jié)的深度，并且在環(huán)形隔離槽中填充有采用二氧化硅材料制作的絕緣材料層。上述環(huán)形隔離槽的深度為5μπι 10 μ m。上述環(huán)形隔離槽的寬度為2μπι 20 μ m。在上述芯片上、芯片的外圓柱面與環(huán)形隔離槽之間還設(shè)有一圈玻璃鈍化隔離層。由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明能有效地提高晶體管芯片的抗二次擊穿耐量。 本發(fā)明是發(fā)明人經(jīng)過(guò)研究晶體管的二次擊穿的發(fā)生機(jī)理后，而設(shè)計(jì)出的一種提高晶體管抗二次擊穿耐量的新芯片結(jié)構(gòu)。根據(jù)發(fā)明人長(zhǎng)期研究分析發(fā)現(xiàn)，各種類型的晶體管結(jié)構(gòu)缺陷、 表面缺陷和體內(nèi)缺陷是產(chǎn)生二次擊穿的重要原因，因?yàn)樯鲜龅娜魏我环N缺陷最終表現(xiàn)為平行于P-N結(jié)表面電位梯度的不均勻性，導(dǎo)致晶體管結(jié)構(gòu)內(nèi)部電位和電場(chǎng)分布對(duì)稱性的破壞，在這種缺陷附近，將發(fā)生電流集中現(xiàn)象，而這種電流集中的標(biāo)志，是以電流集中處為中心的局部區(qū)域電流放大系數(shù)急陡增大，而這種電流放大系數(shù)的增大，又加劇了電流集中現(xiàn)象，最后由于局部區(qū)域過(guò)熱而造成某些融化區(qū)，而出現(xiàn)二次擊穿，因此，如何減小晶體管的電流集中效應(yīng)、特別是減少發(fā)射極電流的集邊效應(yīng)，就成為提高晶體管抗二次擊穿耐量的關(guān)鍵所在。采用本發(fā)明能有效地防止在芯片中產(chǎn)生發(fā)射極電流集邊效應(yīng)的現(xiàn)象，從而能大幅度地提高晶體管芯片的抗二次擊穿耐量。采用本發(fā)明制作的型號(hào)為3DD3773芯片，其產(chǎn)品成品經(jīng)測(cè)試，在Vce=IOOV t=ls下進(jìn)行二次擊穿耐量測(cè)試IC=IS/B ^ 1. 5A，完全超過(guò)了現(xiàn)有的同類產(chǎn)品二次擊穿耐量的要求。所以，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明不僅具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制作容易、抗二次擊穿耐量高的優(yōu)點(diǎn)，而且本發(fā)明還具有工作性能穩(wěn)定、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。


圖1為采用本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明1-芯片，2-環(huán)形隔離槽，3-絕緣材料層，4-玻璃鈍化隔離層，b_基極，C-集電極，e-發(fā)射極，H-環(huán)形隔離槽的深度，B-環(huán)形隔離槽的寬度。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的一種提高晶體管芯片抗二次擊穿耐量的方法是在現(xiàn)有的半導(dǎo)體三極管芯片的加工工藝基礎(chǔ)上進(jìn)行實(shí)施的，在采用現(xiàn)有的工藝制作成半導(dǎo)體三極管的芯片1后，在該芯片1的基極b與發(fā)射極e之間的P-N結(jié)上腐蝕出一圈環(huán)形隔離槽2， 使該環(huán)形隔離槽2的深度大于3 μ m并小于該P(yáng)-N結(jié)的深度，然后在該環(huán)形隔離槽2中填充滿絕緣材料層3，該絕緣材料層3的材料可采用現(xiàn)有的二氧化硅(Si02)材料；通過(guò)這種方法即可使采用該芯片的三極管在工作時(shí)，其工作電流只從芯片1的內(nèi)部流過(guò)，防止在芯片1中產(chǎn)生發(fā)射極電流集邊效應(yīng)，從而提高晶體管芯片的抗二次擊穿耐量。根據(jù)上述方法構(gòu)建的本發(fā)明的一種提高晶體管芯片抗二次擊穿耐量的結(jié)構(gòu)，包括現(xiàn)有的設(shè)有基極b、集電極c和發(fā)射極e的半導(dǎo)體三極管的芯片1，制作時(shí)，在芯片1的基極 b與發(fā)射極e之間的P-N結(jié)上制作出一圈環(huán)形隔離槽2，使環(huán)形隔離槽2的深度大于3μπι 并小于該P(yáng)-N結(jié)的深度，但環(huán)形隔離槽2的最佳深度H最好控制在5 μ m 10 μ m的范圍， 并且將環(huán)形隔離槽2的寬度B控制在2 μ m 20 μ m的范圍；然后在環(huán)形隔離槽2中填充上采用二氧化硅材料制作的絕緣材料層3 ；最后按傳統(tǒng)的工藝在芯片1上、芯片1的外圓柱面與環(huán)形隔離槽2之間制作出一圈玻璃鈍化隔離層4即成。該玻璃鈍化隔離層4的深度和款度可按現(xiàn)有的半導(dǎo)體三級(jí)管的玻璃鈍化制作工藝要求確定即可。
權(quán)利要求
1.一種提高晶體管芯片抗二次擊穿耐量的方法，其特征在于采用現(xiàn)有的半導(dǎo)體三極管的芯片(1)，在該芯片(1)的基極(b)與發(fā)射極(e)之間的P-N結(jié)上腐蝕出一圈環(huán)形隔離槽(2)，使該環(huán)形隔離槽(2)的深度大于3μπι并小于該P(yáng)-N結(jié)的深度，然后在該環(huán)形隔離槽 (2)中填充滿絕緣材料層(3)，這樣即可使該芯片的三極管在工作時(shí)，其工作電流只從芯片 (1)的內(nèi)部流過(guò)，防止在芯片(1)中產(chǎn)生發(fā)射極電流集邊效應(yīng)，從而提高晶體管芯片的抗二次擊穿耐量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高晶體管芯片抗二次擊穿耐量的方法，其特征在于所述的絕緣材料層(3)的材料為二氧化硅(Si02)。
3.一種提高晶體管芯片抗二次擊穿耐量的結(jié)構(gòu)，包括設(shè)有基極(b)、集電極(c)和發(fā)射極(e)的半導(dǎo)體三極管的芯片(1)，其特征在于在芯片(1)的基極(b)與發(fā)射極(e)之間的P-N結(jié)上設(shè)有一圈環(huán)形隔離槽(2)，環(huán)形隔離槽(2)的深度大于3 μ m并小于該P(yáng)-N結(jié)的深度，并且在環(huán)形隔離槽(2 )中填充有采用二氧化硅材料制作的絕緣材料層(3 )。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的提高晶體管芯片抗二次擊穿耐量的結(jié)構(gòu)，其特征在于環(huán)形隔離槽(2)的深度(H)為5μπι ΙΟμ 。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的提高晶體管芯片抗二次擊穿耐量的結(jié)構(gòu)，其特征在于 環(huán)形隔離槽(2)的寬度(B)為2μπι 20μπι。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的提高晶體管芯片抗二次擊穿耐量的結(jié)構(gòu)，其特征在于在芯片(1)上、芯片(1)的外圓柱面與環(huán)形隔離槽(2)之間還設(shè)有一圈玻璃鈍化隔離層(4)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種提高晶體管芯片抗二次擊穿耐量的方法，本發(fā)明在現(xiàn)有的芯片(1)的基極(b)與發(fā)射極(e)之間的P-N結(jié)上腐蝕出一圈環(huán)形隔離槽(2)，使該環(huán)形隔離槽(2)的深度大于3μm并小于該P(yáng)-N結(jié)的深度，然后在該環(huán)形隔離槽(2)中填充滿絕緣材料層(3)，這樣即可使該芯片的三極管在工作時(shí)，其工作電流只從芯片(1)的內(nèi)部流過(guò)，防止在芯片(1)中產(chǎn)生發(fā)射極電流集邊效應(yīng)，從而提高晶體管芯片的抗二次擊穿耐量。本發(fā)明不僅具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制作容易、抗二次擊穿耐量高的優(yōu)點(diǎn)，而且本發(fā)明還具有工作性能穩(wěn)定、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01L29/06GK102544077SQ20111041314
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月10日
發(fā)明者劉宗永, 許曉鵬, 陳友龍 申請(qǐng)人:中國(guó)振華集團(tuán)永光電子有限公司