CN212725322U - 一种采用台面工艺的新型功率模块晶体管 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种采用台面工艺的新型功率模块晶体管，包括晶体管本体，所述晶体管本体的下端为P型衬底，所述P型衬底的上端两侧对称设有绝缘体，所述P型衬底的上端中间设有二氧化硅绝缘层，所述二氧化硅绝缘层与两侧的绝缘体之间分别设有源极和漏极。本实用新型采用台面工艺制造功率模块晶体管，能够轻松地通过穿通型结构和局部少子寿命控制来完善普通晶体管无法达到的高频低损耗特性；模块封装形式封装的晶体管，可以在不改变芯片大小的情况下使电流密度大幅度增加；同时在结构上采取模块化集成特性的设计模式，从而实现了关断损耗和导通压降之间较好的性能平衡关系，同时确保器件拥有更好的散热性和更大的功率容量。

Description

一种采用台面工艺的新型功率模块晶体管

技术领域

本实用新型涉及晶体管技术领域，具体是一种采用台面工艺的新型功率模块晶体管。

背景技术

晶体管是一种固体半导体器件(包括二极管、三极管、场效应管、晶闸管等，有时特指双极型器件)，具有检波、整流、放大、开关、稳压、信号调制等多种功能。晶体管作为一种可变电流开关，能够基于输入电压控制输出电流。与普通机械开关(如Relay、switch)不同，晶体管利用电信号来控制自身的开合，所以开关速度可以非常快，实验室中的切换速度可达100GHz以上。

一般说来，功率器件通常工作于高电压、大电流的条件下，因此要求其具备耐压高、工作电流大、自身耗散功率大等特点，而普通的功率模块晶体管由于受技术的限制，普遍具有体积小、散热性差、芯片可利用率低等缺陷，从而导致产品质量不稳定，使用寿命偏低，为此我们推出一种采用台面工艺的新型功率模块晶体管。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种采用台面工艺的新型功率模块晶体管，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种采用台面工艺的新型功率模块晶体管，包括晶体管本体，所述晶体管本体的下端为P型衬底，所述P型衬底的上端两侧对称设有绝缘体，所述P型衬底的上端中间设有二氧化硅绝缘层，所述二氧化硅绝缘层与两侧的绝缘体之间分别设有源极和漏极，所述二氧化硅绝缘层的上端设有栅极，所述源极和漏极的下端与P型衬底之间均设有沟道。

作为本实用新型的进一步方案：所述晶体管本体采用模块封装形式进行晶体管的封装，可以使器件芯片面积不变的情况下容量提高两到三倍，且具有更好的散热性能、电性能、集成性能、可靠性能和瞬态抑制性能。

作为本实用新型的再进一步方案：所述晶体管的封装对键合材料和键台进行合金丝以及共晶键合，在保证键合密度的基础上，较传统工艺使电流密度和浪涌电流FSM增大，同时减小了电阻率和焊点压降，改善传统工艺中电流分散，浪涌电流难以控制的缺点。使结合率增大，焊接更牢固。

作为本实用新型的再进一步方案：所述源极和漏极为铝电极。

作为本实用新型的再进一步方案：所述晶体管本体的台面上钝有PECVD氮化硅钝化膜。

作为本实用新型的再进一步方案：所述晶体管本体的栅极与源级为掩埋金属自对准电极。

与现有技术相比，本实用新型具有如下几个方面的优点：

1、本实用新型采用台面工艺制造功率模块晶体管，能够轻松地通过穿通型结构和局部少子寿命控制来完善普通晶体管无法达到的高频低损耗特性。①、相对于平面管来说，台面管更容易受到外部杂质的沾污而导致器件性能破坏，如果采用传统钝化膜生长工艺，将不能有效地防止湿气及杂质的侵袭，从而导致管芯的电参数不稳定，且对温度变化敏感。项目单位通过技术攻关，采用PECVD氮化硅钝化技术进行台面钝化，由于其具有淀积温度低，台阶覆盖性好，生长的氮化硅结构致密，针孔缺陷少，具有良好的抗钠离子沾污和抗潮性等优点，能有效地提高器件的合格率和可靠性。②、在封装过程中，对键合材料和键台技术进行改进。采用最新的合金丝以及共晶键合技术，在保证键合密度的基础上，较传统工艺使电流密度和浪涌电流FSM增大，同时减小了电阻率和焊点压降，改善传统工艺中电流分散，浪涌电流难以控制的缺点；使结合率增大，焊接更牢固。

2、本实用新型采用模块封装形式封装的晶体管，可以在不改变芯片大小的情况下使电流密度大幅度增加；同时在结构上采取模块化集成特性的设计模式，从而实现了关断损耗和导通压降之间较好的性能平衡关系，同时确保器件拥有更好的散热性和更大的功率容量。

附图说明

图1为一种采用台面工艺的新型功率模块晶体管的结构示意图。

图中：1、P型衬底；2、沟道；3、绝缘体；4、源极；5、栅极；6、二氧化硅绝缘层；7、漏极。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

请参阅图1，一种采用台面工艺的新型功率模块晶体管，包括晶体管本体，晶体管本体的下端为P型衬底1，P型衬底1的上端两侧对称设有绝缘体3，P型衬底1的上端中间设有二氧化硅绝缘层6，二氧化硅绝缘层6与两侧的绝缘体3之间分别设有源极4和漏极7，二氧化硅绝缘层6的上端设有栅极5，源极4和漏极7的下端与P型衬底1之间均设有沟道2。

晶体管本体为模块封装形式进行晶体管，可以使器件芯片面积不变的情况下容量提高两到三倍，且具有更好的散热性能、电性能、集成性能、可靠性能和瞬态抑制性能。

晶体管的封装对键合材料和键台进行合金丝以及共晶键合，在保证键合密度的基础上，较传统工艺使电流密度和浪涌电流FSM增大，同时减小了电阻率和焊点压降，改善传统工艺中电流分散，浪涌电流难以控制的缺点；使结合率增大，焊接更牢固。

源极4和漏极7为铝电极。

晶体管本体的台面上采用PECVD氮化硅钝化技术，由于其具有淀积温度低，台阶覆盖性好，生长的氮化硅结构致密，针孔缺陷少，具有良好的抗钠离子沾污和抗潮性等优点，能有效地提高器件的合格率和可靠性。

晶体管本体引入掩埋金属自对准工艺，主要是实现器件的栅极5与源极4的自对准，在器件的横向结构和制备手段上同时进行改进,使超薄基区小尺寸SiGeHBT的基区横向电阻和接触电阻分别降低42％和55％以上,有效解决了基区串联电阻的问题，减小寄生电容，从而提高晶体管集成电路的开关速度和工作频率。

本实用新型的工作原理是：本实用新型采用台面工艺制造功率模块晶体管，能够轻松地通过穿通型结构和局部少子寿命控制来完善普通晶体管无法达到的高频低损耗特性。①、相对于平面管来说，台面管更容易受到外部杂质的沾污而导致器件性能破坏，如果采用传统钝化膜生长工艺，将不能有效地防止湿气及杂质的侵袭，从而导致管芯的电参数不稳定，且对温度变化敏感。项目单位通过技术攻关，采用PECVD氮化硅钝化技术进行台面钝化，由于其具有淀积温度低，台阶覆盖性好，生长的氮化硅结构致密，针孔缺陷少，具有良好的抗钠离子沾污和抗潮性等优点，能有效地提高器件的合格率和可靠性。②、在封装过程中，对键合材料和键台技术进行改进。采用最新的合金丝以及共晶键合技术，在保证键合密度的基础上，较传统工艺使电流密度和浪涌电流FSM增大，同时减小了电阻率和焊点压降，改善传统工艺中电流分散，浪涌电流难以控制的缺点；使结合率增大，焊接更牢固。本实用新型采用模块封装形式封装的晶体管，可以在不改变芯片大小的情况下使电流密度大幅度增加；同时在结构上采取模块化集成特性的设计模式，从而实现了关断损耗和导通压降之间较好的性能平衡关系，同时确保器件拥有更好的散热性和更大的功率容量。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (6)

1.一种采用台面工艺的新型功率模块晶体管，其特征在于，包括晶体管本体，所述晶体管本体的下端为P型衬底(1)，所述P型衬底(1)的上端两侧对称设有绝缘体(3)，所述P型衬底(1)的上端中间设有二氧化硅绝缘层(6)，所述二氧化硅绝缘层(6)与两侧的绝缘体(3)之间分别设有源极(4)和漏极(7)，所述二氧化硅绝缘层(6)的上端设有栅极(5)，所述源极(4)和漏极(7)的下端与P型衬底(1)之间均设有沟道(2)。

2.根据权利要求1所述的一种采用台面工艺的新型功率模块晶体管，其特征在于，所述晶体管本体为模块封装形式进行晶体管。

3.根据权利要求2所述的一种采用台面工艺的新型功率模块晶体管，其特征在于，所述晶体管的封装对键合材料和键台进行合金丝以及共晶键合。

4.根据权利要求1所述的一种采用台面工艺的新型功率模块晶体管，其特征在于，所述源极(4)和漏极(7)为铝电极。

5.根据权利要求1所述的一种采用台面工艺的新型功率模块晶体管，其特征在于，所述晶体管本体的台面上钝有PECVD氮化硅钝化膜。

6.根据权利要求1所述的一种采用台面工艺的新型功率模块晶体管，其特征在于，所述晶体管本体的栅极(5)与源极(4)为掩埋金属自对准电极。

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