Биполярный транзистор

Реферат

 

(19)SU(11)1005607(13)A1(51)  МПК 5    H01L29/73(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯк авторскому свидетельствуСтатус: по данным на 27.12.2012 - прекратил действиеПошлина: учтена за 3 год с 28.05.1995 по 27.05.1996

(54) БИПОЛЯРНЫЙ ТРАНЗИСТОР

Изобретение относится к электронной технике, в частности к полупроводниковым приборам, имеющим, по крайней мере, два p-n-перехода. Известны полупроводниковые приборы с тремя зонами чередующихся типов проводимости, имеющие высокую концентрацию примесей в области инжектирующего p-n-перехода. Недостатками таких приборов являются низкое пробивное напряжение p-n-перехода эмиттер-база, повышенная концентрация дефектов в области p-n-перехода эмиттер-база и связанные с ней высокий уровень шума и невысокая предельная плотность эмиттерного тока. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является биполярный транзистор, содержащий полупроводниковую подложку с областями эмиттера первого типа проводимости, включающего высоколегированный и слаболегированный участки, базы второго типа проводимости, включающей высоколегированный пассивный участок, который охватывает слаболегированный активный участок, а также коллектора. Известно, что основная часть эмиттерного тока проходит через слаболегированную область по краевым областям, прилегающим к сильнолегированной области базы, поэтому носители, покидающие сильнолегированную область эмиттера, в этой конструкции прибора движутся к коллекторной области не по прямому пути, а отклоняются в горизонтальном направлении к краям слаболегированной базовой области. Прохождение носителями более длинного пути от эмиттера к коллектору приводит к высокочастотному искажению, уменьшает быстродействие прибора и коэффициент усиления мощности на высокой частоте. Целью данного изобретения является повышение коэффициента усиления мощности на частоте свыше 104 Гц. Поставленная цель достигается тем, что в известном биполярном транзисторе, содержащем полупроводниковую подложку с областями эмиттера первого типа проводимости, включающего высоколегированный и слаболегированный участки, базы второго типа проводимости, включающей пассивный участок, который охватывает слаболегированный активный участок, а также коллектора, в активном участке области базы сформирована дополнительная высоколегированная зона того же типа проводимости, которая охватывает активный участок базы и примыкает к пассивному участку области базы, при этом проекция слаболегированного участка области базы на поверхность подложки размещена в пределах проекции высоколегированного участка области эмиттера на ту же поверхность, а концентрация примесей (П) и толщина (В) зоны удовлетворяют следующему неравенству: П1> П > П2, В1 В B2, где П1 - концентрация примесей в высоколегированном участке области эмиттера, П2 - концентрация примесей в активном участке области базы, В1 - расстояние между сильнолегированным участком области эмиттера и областью коллектора, В2 - толщина активного участка области базы. Существо изобретения поясняется чертежом, на котором изображен биполярный транзистор и обозначено: сильнолегированная полупроводниковая подложка 1, область коллектора 2, слаболегированный активный 3 и высоколегированный пассивный 4 участки области базы, дополнительно сформированная высоколегированная зона 5, слаболегированный 6 и высоколегированный 7 участки области эмиттера, слаболегированные области 8 того же, что и область коллектора, типа проводимости, диэлектрик 9, металлические электроды 10, 11, 12 соответственно к области коллектора, базы и эмиттера. Расположение краев слаболегированного участка области базы строго под сильнолегированным участком области эмиттера устраняет горизонтальную составляющую эмиттерного тока в транзисторе; кроме того, введение дополнительной зоны уменьшает горизонтальные размеры слаболегированного участка области базы. Из известного выражения зависимости коэффициента усиления мощности от частоты K = , rб=roS/L - сопротивление активного участка области базы, CиоSL - емкость истощенного слоя области коллектора, S - ширина слаболегированного участка области базы, L - длина слаболегированного участка области базы, ro - усредненное значение сопротивления области базы, Co - площадь области коллектора на единицу площади слаболегированного участка области базы, следует, что уменьшение ширины слаболегированного участка области базы приводит к увеличению коэффициента усиления: K~ 1/S2. Кроме увеличения коэффициента усиления мощности на частоте свыше 104 Гц, уменьшается сопротивление насыщения слаболегированного участка области эмиттера за счет сокращения пути прохождения основных носителей в слаболегированной области эмиттера. Согласно изобретению, могут быть изготовлены p-n-n- и n-p-n-транзисторы или четырехслойные структуры типа p-n-p-n. Высокая концентрация примесей в дополнительной зоне по сравнению с активными участками области баз, большая толщина зоны делают возможным эффективный отвод базового тока к сильнолегированным участкам области базы и практически полностью ограничивает ток дополнительной зоны. Введение верхнего предела по концентрации примесей в дополнительной зоне связано с увеличением инжекции в слаболегированный участок области эмиттера при П12 и уменьшением коэффициента усиления транзистора. Кроме увеличения тока эмиттера, повышение однородности эмиттерного тока по площади слаболегированного участка области базы делает данную конструкцию стойкой к большим импульсным токам. Линейные размеры слаболегированных участков в области базы можно делать значительно меньше, чем в конструкции прототипа, так как они формируются в одном фотолитографическом процессе вместо двух-трех процессов при изготовлении прототипа. Следствием этого является улучшение частотных свойств транзистора. Топологическое размещение металлических контактов к базе и эмиттеру в транзисторе не требуют создания большого периметра сильнолегированной области эмиттера, поэтому соотношение площадей базовой и эмиттерной металлизации можно сделать близким к соотношению базового и эмиттерного токов. Был изготовлен транзистор, содержащий подложку 1 с удельным сопротивлением 0,01 Омсм, легированную сурьмой; эпитаксиальную область коллектора 2 с удельным сопротивлением 2 Омсм и толщиной 12 мкм, легированную фосфором, слаболегированный участок области базы 3, полученный диффузией бора, толщина зоны 3,5 мк.м, концентрация носителей 510-16 см-3; дополнительную зону, полученную диффузией бора, толщиной 5 мкм с концентрацией носителей 210-18 см-3, сильнолегированный участок области базы 4, окружающий область эмиттера с концентрацией носителей 51018 см-3, полученный диффузией бора, высоколегированный фосфором до концентрации 11020 см-3 участок области эмиттера 7 толщиной 1 мкм, алюминиевые электроды 11, 10 к области базы, эмиттера и коллектора. Пассивация поверхности была выполнена слоем двуокиси кремния. Использование изобретения позволит получать биполярные транзисторы с высокими частотными характеристиками, уменьшенным сопротивлением эмиттер-база в открытом состоянии прибора и большим коэффициентом усиления при инверсном включении при сохранении высокого напряжения пробоя p-n-перехода эмиттер-база.

Формула изобретения

БИПОЛЯРНЫЙ ТРАНЗИСТОР, содержащий полупроводниковую подложку с областями эмиттера первого типа проводимости, включающего высоколегированный и слаболегированный участки, базы второго типа проводимости, включающей высоколегированный пассивный участок, который охватывает слаболегированный активный участок, а также коллектора, отличающийся тем, что, с целью повышения коэффициента усиления мощности на частоте свыше 104 Гц, в активном участке области базы сформирована дополнительная высоколегированная зона того же типа проводимости, которая охватывает активный участок базы и примыкает к пассивному участку области базы, при этом проекция слаболегированного участка области базы на поверхность подложки размещена в пределах проекции высоколегированного участка области эмиттера на ту же поверхность, а концентрация примесей (П) и толщина (В) зоны удовлетворяют следующему неравенству: П1 > П > П2, В1 В В2, где П1 - концентрация примесей в высоколегированном участке области эмиттера, П2 - концентрация примесей в активном участке области базы, В1 - расстояние между сильнолегированным участком области эмиттера и областью коллектора, В2 - толщина активного участка области базы.

РИСУНКИ

Рисунок 1

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 35-2002

Извещение опубликовано: 20.12.2002