專利名稱：具有寬安全工作范圍的高速、高頻半導(dǎo)體器件的制作方法
高速、高頻半導(dǎo)體器件要求淺射極結(jié)，同時(shí)也要求基極寬度小，按常規(guī)做法會(huì)產(chǎn)生如圖一(1)所示的銳角，工作時(shí)該銳角部分的電流極易集中，而造成一般半導(dǎo)體器件失效；另外，因基極寬度小，從射極注入的電流不能被充分?jǐn)U展，并在該電流到達(dá)集電極時(shí)，造成該集電極局部電力的損耗，而使高速、高頻半導(dǎo)體器件的溫度大幅提升，助長了熱力點(diǎn)的形成，更限制了高速、高頻半導(dǎo)體器件的安全工作范圍。因此，如圖一(2)，圖一(3)所示，必須增加半導(dǎo)體晶粒的尺寸來滿足要求，也就是滿足高速、高頻半導(dǎo)體器件工作原理的淺結(jié)窄基極要求，這樣必然使半導(dǎo)體晶粒內(nèi)部電容增大，進(jìn)而造成該高速高頻半導(dǎo)體器件的高頻特性下降。
因此，如何提供一種具有寬安全工作范圍的高速、高頻半導(dǎo)體器件，成為激發(fā)本發(fā)明人的發(fā)明動(dòng)機(jī)。
本發(fā)明人以其多年的相關(guān)行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過不斷的思考研究，終使本發(fā)明得以誕生。其目的就是為提供一種具有寬安全工作范圍的高速、高頻半導(dǎo)體器件，以解決原有技術(shù)的缺陷。本發(fā)明采用基極(或射極)圖形形成時(shí)，利用硅基片的刻蝕，通過形成該部位三種方向的雜質(zhì)擴(kuò)散，進(jìn)而形成擴(kuò)散端的特性曲率，用以緩和該部位的電流集中，且獲得淺的擴(kuò)散深度，進(jìn)而得到寬安全工作范圍的高速、高頻的半導(dǎo)體器件。本發(fā)明可進(jìn)一步縮小半導(dǎo)體晶粒的尺寸，使其用于工業(yè)生產(chǎn)時(shí)可降低成本。本發(fā)明不僅適用于半導(dǎo)體器件，也適用于集成電路。下面結(jié)合實(shí)例具體說明如下圖例說明E射極B基極1擴(kuò)散雜質(zhì)的堆積2縱向雜質(zhì)的堆積3橫向堆積的雜質(zhì)A橫向擴(kuò)散B向下擴(kuò)散(深度的擴(kuò)散)C向斜下方的擴(kuò)散圖一(1)為一般半導(dǎo)體器件的擴(kuò)散端(淺擴(kuò)散深度的場合)的示意圖。圖一(2)為一般半導(dǎo)體器件的擴(kuò)散端(中擴(kuò)散深度的場合)的示意圖。圖一(3)為一般半導(dǎo)體器件的擴(kuò)散端(深擴(kuò)散深度的場合)的示意圖。圖二(1)為本發(fā)明的擴(kuò)散端(通過基極刻蝕的淺端擴(kuò)散場合)的示意圖。圖二(2)為本發(fā)明的擴(kuò)散端(通過射極刻蝕的淺端擴(kuò)散場合)的示意圖。圖二(3)為本發(fā)明的擴(kuò)散端(通過基極和射極兩樣刻蝕的淺端擴(kuò)散場合)的示意圖。圖三(1)為本發(fā)明的“三種方向雜質(zhì)擴(kuò)散”，的放大說明圖。圖三(2)為本發(fā)明的雜質(zhì)擴(kuò)散方向圖。圖四為本發(fā)明的實(shí)例應(yīng)用圖。
參閱圖二(1)，圖二(2)，圖二(3)，本發(fā)明采用在基極(或射極)圖形形成時(shí)，對擴(kuò)散屏蔽膜的刻蝕及對硅基片的刻蝕，得到淺的擴(kuò)散深度，有效控制擴(kuò)散圖形周邊的特性曲率，用以緩和該部位的電流集中，獲得淺的擴(kuò)散深度，進(jìn)而得到寬安全工作范圍的高速、高頻半導(dǎo)體器件。
參閱圖三(1)，圖三(2)所示，本發(fā)明采用在基極(或射極)圖形形成時(shí)，利用硅基片的刻蝕，通過(1，2，3)部分形成該部位的三種方向(A，B，C)的雜質(zhì)擴(kuò)散，形成擴(kuò)散端的特性曲率，用以緩和該部位的電流集中，并獲得淺的擴(kuò)散深度，進(jìn)而得到寬安全工作范圍的高速、高頻的半導(dǎo)體器件，要獲得淺的擴(kuò)散和較大的曲率半徑，刻蝕深度應(yīng)盡量深一些，以期獲得較好的效果。
圖四所示，一典型5微米工作范圍的晶體管，晶體尺寸為1.5mm×1.5mm，其中該晶粒實(shí)際有效面積為1.45mm×1.45mm＝2.1mm2，并采用如圖四所示的“王”字形射極圖形，經(jīng)10V測試后工作范圍為1A電流。
若利用同樣的5微米工作范圍的晶體管，晶粒尺寸同樣為1.5mm×1.5mm，并利用本發(fā)明在基極氧化膜刻蝕后，將硝酸和氫氟酸為主的混合酸溶液刻蝕掉2微米后，采用圖四的“王”字形射極圖形，經(jīng)10V測試后該工作范圍為1.7A電流。
再參閱圖四，該實(shí)際晶粒尺寸為2.45mm×2.45mm＝6.0mm2，采用圖四的“王”字形射極圖形，經(jīng)20V測試后該工作范圍為4A電流。若利用同樣晶粒尺寸為2.45mm×2.45mm＝6.0mm2，并利用本發(fā)明在基極氧化膜刻蝕后，將硝酸和氫氟酸為主的混合酸溶液刻蝕掉2微米后，并采用圖四的“王”字形射極圖形，經(jīng)20V測試后該工作范圍為5.8A電流。
由上述事實(shí)可知，在基極進(jìn)行2微米左右的刻蝕后，其安全工作范圍可擴(kuò)大50％-70％。為進(jìn)一步說明其實(shí)用性，特將其優(yōu)點(diǎn)列舉如下1.避免過電流產(chǎn)生。2.避免半導(dǎo)體元器件過熱、損壞。3.實(shí)用性高。4.多用途。(不僅適用于半導(dǎo)體元件，還適用于集成電路)5.具有工業(yè)利用價(jià)值。
上面所述，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)例，凡利用本發(fā)明的上述技術(shù)及方法所做的變化，均應(yīng)包含在發(fā)明之列。
權(quán)利要求
本發(fā)明是提供一種具有寬安全工作范圍的高速、高頻半導(dǎo)體器件，其特點(diǎn)在于在基極(或射極)圖形形成時(shí)，通過對擴(kuò)散屏蔽膜及硅基片的刻蝕，得到淺的擴(kuò)散深度，有效控制擴(kuò)散圖形周邊的特性曲線，用以緩和該部位的電流集中，使局部熱點(diǎn)分散，因淺的擴(kuò)散深度，進(jìn)而得到寬安全工作范圍的高速、高頻的半導(dǎo)體器件。
全文摘要
一般高速、高頻半導(dǎo)體器件受到過電壓、過電流影響后,極易失效,通常采用多射極并聯(lián)結(jié)構(gòu)來改善,但為平衡多射極結(jié)構(gòu)的電流,往往需要在各個(gè)射極上裝設(shè)電阻,而使半導(dǎo)體尺寸變大,電容增大,導(dǎo)致該器件高頻特性下降。為解決上述缺陷,本發(fā)明采用在基極或射極圖形形成時(shí),利用硅基片的刻蝕,形成該部位三種方向的雜質(zhì)擴(kuò)散及擴(kuò)散端特性曲率,用以緩和該部位電流集中,并獲得淺的擴(kuò)散深度,進(jìn)而得到寬安全工作范圍的高速、高頻半導(dǎo)體器件。
文檔編號(hào)H01L29/70GK1326228SQ0010933
公開日2001年12月12日 申請日期2000年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2000年5月29日
發(fā)明者陳慶豐 申請人:北京普羅強(qiáng)生半導(dǎo)體有限公司