雙極型高反壓功率晶體管的制作方法

本實用新型涉及半導體功率器件，特別涉及一種雙極型高反壓功率晶體管。

背景技術：

晶體管由半導體材料組成，晶體管基于輸入的電流或電壓，改變輸出端的阻抗，從而控制通過輸出端的電流，并且晶體管輸出信號的功率可以大于輸入信號的功率，因此晶體管可以作為電流開關或作為電子放大器。在不同的應用場景下，對功率管的性能有不同的要求。

技術實現要素：

本實用新型的目的在于提供一種雙極型高反壓功率晶體管，本實用新型的雙極型高反壓功率晶體管V_CBO、V_CEO高，集電極電流I_C大，集電極管耗小。

為實現上述技術目的，本實用新型采用如下技術方案：

一種雙極型高反壓功率晶體管，硅晶片尺寸為10.0mm×8.0mm，低摻雜N型硅的集電區上設有高摻雜P型硅的基區，基區上設有高摻雜N型硅的發射區，所述發射區為若干等距離間隔排列的柱狀發射區，每個所述柱狀發射區上設有發射區引線孔，發射區引線由發射極金屬化電極條連接至發射極電極；每個所述柱狀發射區四角基區上設有基區引線孔，基極引線由基極金屬化電極條連接至基極電極；基極金屬化電極條和發射極金屬化電極條之間通過絕緣槽分隔開；所述低摻雜N型硅的集電區上，高摻雜的P型基區外圍處設有保護環結構，所述低摻雜N型硅的集電區、保護環、高摻雜N型硅的發射區、高摻雜P型硅的基區上設有石墨烯層；所述石墨烯層、高摻雜N型硅的發射區、高摻雜P型硅的基區上沉積陽極金屬；低摻雜N型硅的集電區背面沉積陰極金屬。本實用新型選用石墨烯材料，石墨烯單向傳導能力強，反向保護效果好，在導電性能和能耗方面均優于硅晶體管原件，可以減少管耗。

作為本實用新型的進一步優選，所述低摻雜N型硅的集電區上，高摻雜的P型基區外圍處設有四個保護環結構，最外圍為高摻雜N型硅保護環，高摻雜N型硅保護環和高摻雜的P型基區之間設有三個高摻雜P型硅保護環，四個保護環結構從外到內依次為高摻雜N型硅的第一保護環、高摻雜P型硅的第二保護環、高摻雜P型硅的第三保護環和高摻雜P型硅的第四保護環。

優選的，所述保護環結構寬度為444μm，高摻雜P型硅的保護環寬度為13μm，深度為150μm，高摻雜N型硅保護環深度為28μm；第一保護環、第二保護環、第三保護環、第四保護環和高摻雜的P型硅基區的橫向距離依次為125μm、80μm、75μm、70μm。

作為本實用新型的進一步優選，所述發射區引線孔為直徑為46μm的圓孔，基區引線孔為直徑為36μm的圓孔；相鄰兩個發射區引線孔的中心距為200μm，發射區金屬化電極條寬度為112μm，基區金屬化電極條寬度為62μm。

作為本實用新型的進一步優選，所述絕緣槽的寬度為13μm。

作為本實用新型的進一步優選，所述低摻雜N型硅的集電區電阻率為100Ω·cm。

作為本實用新型的進一步優選，所述石墨烯層、高摻雜N型硅的發射區、高摻雜P型硅的基區上沉積金屬Al作為陽極，低摻雜N型硅的集電區背面沉積金屬Ag作為陰極；陽極金屬和陰極金屬外設有保護膜。

作為本實用新型的進一步優選，陽極Al金屬層沉積厚度為4μm，陰極Ag金屬層沉積厚度為0.685μm。

本實用新型的高反壓功率晶體管V_CBO、V_CEO高，集電極電流I_C大，集電極管耗小。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例1的芯片平面結構示意圖；

圖2為本實用新型實施例1的芯片晶格單元平面結構示意圖；

圖3為本實用新型晶體管外圍保護環結構示意圖；

其中，圖中涉及的數值單位為μm。

具體實施方式

如圖1、圖2、圖3所示的雙極型高反壓功率晶體管，硅晶片尺寸為10.0mm×8.0mm，晶格單元數目為1284個。在電阻率為100Ω·cm的低摻雜N型硅的集電區1上設有高摻雜P型硅的基區2，基區2上設有高摻雜N型硅的發射區3，所述發射區3由若干等距離間隔排列的柱狀發射區31組成，每個所述柱狀發射區31上設有發射區引線孔32，發射區引線由發射極金屬化電極條4a、4b連接至發射極電極5a、5b；每個所述柱狀發射區31四角基區2上設有基區引線孔21，基極引線由基極金屬化電極條4c連接至基極電極5c；基極金屬化電極條4c和發射極金屬化電極條4a、4b之間通過寬度為13μm的絕緣槽6分隔開；所述低摻雜N型硅的集電區1上，高摻雜的P型基區2外圍處設有保護環7結構，所述低摻雜N型硅的集電區1上，高摻雜的P型基區2外圍處設有四個保護環結構，最外圍為高摻雜N型硅保護環，高摻雜N型硅保護環和高摻雜的P型基區之間設有三個高摻雜P型硅保護環，四個保護環結構從外到內依次為高摻雜N型硅的第一保護環71、高摻雜P型硅的第二保護環72、高摻雜P型硅的第三保護環73和高摻雜P型硅的第四保護環74。所述低摻雜N型硅的集電區1、保護環7、高摻雜N型硅的發射區3、高摻雜P型硅的基區2上設有石墨烯層8；所述石墨烯層8、高摻雜N型硅的發射區3、高摻雜P型硅的基區2上沉積陽極金屬5；低摻雜N型硅的集電區背面沉積陰極金屬9；所述石墨烯層8、高摻雜N型硅的發射區3、高摻雜P型硅的基區2上沉積金屬Al作為陽極5，低摻雜N型硅的集電區背面沉積金屬Ag作為陰極9；陽極金屬Al和陰極金屬Ag外設有保護膜10。

本實施例中，所述保護環7結構總寬度為444μm，高摻雜P型硅的保護環寬度為13μm，深度為150μm，高摻雜N型硅保護環深度為28μm；第一保護環71、第二保護環72、第三保護環73、第四保護環74和高摻雜的P型硅基區2的橫向距離依次為125μm、80μm、75μm、70μm。所述發射區引線孔32為直徑為46μm的圓孔，基區引線孔21為直徑為36μm的圓孔，相鄰兩個發射區引線孔32的中心距為200μm，發射區金屬化電極條4a、4b寬度為112μm，基區金屬化電極條4c寬度為62μm。陽極Al金屬層沉積厚度為4μm，陰極Ag金屬層沉積厚度為0.685μm。

本實施例的高反壓功率晶體管，V_CBO=1730V，V_CEO=1000V，I_C=25A，集電極管耗210W，結溫150℃，操作和貯存溫度范圍-55~+150℃。