RU188679U1 - Полупроводниковый прибор - Google Patents
Полупроводниковый прибор Download PDFInfo
- Publication number
- RU188679U1 RU188679U1 RU2018146676U RU2018146676U RU188679U1 RU 188679 U1 RU188679 U1 RU 188679U1 RU 2018146676 U RU2018146676 U RU 2018146676U RU 2018146676 U RU2018146676 U RU 2018146676U RU 188679 U1 RU188679 U1 RU 188679U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- junction
- ring
- planar
- base
- depth
- Prior art date
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 11
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 16
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 10
- 230000035515 penetration Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 12
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 5
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 3
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 3
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- -1 boron ions Chemical class 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 239000002210 silicon-based material Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/70—Bipolar devices
- H01L29/72—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals
- H01L29/73—Bipolar junction transistors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Bipolar Transistors (AREA)
Abstract
Использование: для создания элементной базы радиоэлектроники. Сущность полезной модели заключается в том, что полупроводниковый прибор состоит из кремниевой эпитаксиальной структуры одного типа проводимости, планарного участка с кольцом вокруг него другого типа проводимости, в предлагаемом кольцо вокруг планарного участка pn-перехода выполнено шириной, где 0,4 мкм≤≤0,6 мкм, а зазор b между кольцом и планарным участком pn-перехода лежит в пределах x≤b≤2⋅xгде x- глубина проникновения примеси в базу. Технический результат: обеспечение возможности уменьшение площади pn-переходов. 3 ил.
Description
Полезная модель относится к области планарных полупроводниковых приборов на основе кремния, и может быть использована для создания элементной базы радиоэлектроники.
Известен полупроводниковый прибор, состоящий из кремниевой эпитаксиальной структуры одного типа проводимости, планарного участка другого типа проводимости (см., например, патент США №3418181 от 24.12.1968 г. cl. USA 143-187; патент США №3237271 от 01.03.1966 г. cl. USA 29-25.3; Колесников В.Г., Никишин В.И., Сыноров В.Ф., «Кремниевые планарные транзисторы» 1974 г., стр. 14.).
При практической реализации таких полупроводниковых приборов для работы на повышенных частотах участки базы и эмиттера необходимо формировать неглубокими (порядка 2-4 мкм). При такой глубине напряжение пробоя планарных коллекторных переходов невелико и обычно не превышает 100 В, что не устаивает потребителей.
Наиболее близким к предлагаемому полупроводниковому прибору является полупроводниковый прибор, состоящий из кремниевой эпитаксиальной структуры одного типа проводимости, планарного участка pn-перехода с планарным кольцом вокруг него другого типа проводимости (см., например, В.J. Baliga, Fundamentals of Power Semiconductor Devices, 2019, p. 119, p. 522).
Например, в промышленности, при использовании прототипа кольцо вокруг планарного участка pn-перехода формируется шириной 10 мкм, зазор между кольцом и планарным участком pn-перехода зависит от материала кремния, например, для кремния с концентрацией 1015 см-3 зазор между кольцом и планарным участком pn-перехода составляет 15 мкм. При этом при глубине перехода 3,5 мкм пробивное напряжение планарного pn-перехода увеличивается со 140 В (без применения кольца вокруг базы) до 260 В с кольцом.
Таким образом, применение кольца вокруг планарного участка pn-перехода увеличивает площадь базы примерно на 15-20% и не позволяет монтировать кристаллы в малогабаритные корпуса типа Sot-23, Sot-223 и т.п.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является уменьшение площади pn-переходов за счет оптимизации размеров и расположения кольца вокруг планарного участка pn-перехода.
Указанный технический результат достигается тем, что в отличие от известных полупроводниковых приборов, состоящих из кремниевой эпитаксиальной структуры одного типа проводимости, планарного участка с кольцом вокруг него другого типа проводимости, в предлагаемом кольцо вокруг планарного участка pn-перехода выполнено шириной а, где 0,4 мкм≤а≤0,6 мкм, а зазор b между кольцом и планарным участком pn-перехода лежит в пределах xj1≤b≤2⋅xj1, где xj1 - глубина проникновения примеси в базу.
Повышение напряжения пробоя планарного pn-перехода происходит из-за того, что диффузия примеси в кольцо с указанными параметрами происходит на меньшую глубину, чем глубина диффузии планарного участка pn-перехода. Таким образом, радиус скругления планарного pn-перехода увеличивается, что приводит к увеличению напряжения пробоя.
Минимальная ширина кольца обусловлена тем, что глубина диффузии примеси зависит от ширины окна в маске, в которое происходит диффузия. Этот эффект наиболее воспроизводимо наблюдается при ширине маски 0,4 мкм. При меньшей ширине окна в маске необходимая глубина диффузии слабовоспроизводима.
Максимальная ширина кольца обусловлена тем, что при дальнейшем увеличении ширины окна в маске глубина диффузии примеси в кольце становится практически равной глубине диффузии примеси в планарном участке pn-перехода.
Минимальная величина зазора b между кольцом и планарным участком pn-перехода, равная xj1 определяется тем, что при меньших значениях зазора на глубину диффузии примеси в кольце оказывает сильное влияние боковая диффузия примеси из планарного участка pn-перехода.
Величина зазора между кольцом и планарным участком pn-перехода более 2⋅xj1 нецелесообразна из-за увеличения занимаемой площади.
Полезная модель поясняется фигурами. На фиг. 1 приведена экспериментальная зависимость глубины диффузии примеси в кольце от ширины окна в маске, на фиг. 2 приведен разрез полупроводникового прибора npn-типа на критическом этапе изготовления, на фиг. 3 приведен разрез сформированной транзисторной структуры.
Позициями на фигурах обозначены:
1 - сильнолегированная кремниевая подложка n+-типа проводимости;
2 - эпитаксиальный слой n-типа проводимости;
3 - толстый слой оксида кремния;
4 - слой фоторезиста с гравировкой;
5 - области эпитаксиального слоя ионнолегированные примесью базы;
6 - область базы после термообработки;
7 - область кольца вокруг базы после термообработки;
8 - область эмиттера;
9 - слой защитного оксида кремния;
а - ширина кольца вокруг базы;
b - зазор между кольцом и планарным участком pn-перехода;
xj1 - глубина проникновения примеси в базу;
xj2 - глубина проникновения примеси в кольцо вокруг базы.
На фиг. 1 приведена экспериментальная зависимость глубины диффузии примеси в кольце от ширины окна в маске для примеси бора или фосфора при диффузии примеси в окно маски планарного участка pn-перехода на глубину 3 мкм.
Ниже приведен пример реализации биполярного npn-транзистора по предлагаемой полезной модели.
На сильнолегированную кремниевую подложку n+-типа проводимости 1 марки ЭКЭС 0,01 наращивают эпитаксиальный слой n-типа проводимости 2 толщиной 20 мкм и удельным сопротивлением 10 Ом см. При температуре 1100°С в атмосфере сухого кислорода выращивают толстый слой оксида кремния 3 толщиной 0,1 мкм. На толстый слой оксида кремния 3 наносят слой фоторезиста 4 толщиной 0,25 мкм и проводят фотогравировку на установке CANON 3000 окна базы и кольца шириной а=0,5 мкм на расстоянии b=3,5 мкм от базового окна. В полученную маску проводят имплантацию ионов бора дозой 100 мкК/см2 с энергией 40 кэВ. В результате в эпитаксиальном слое 2 формируются области эпитаксиального слоя легированные ионами бора 5 (см. фиг. 2).
После удаления слоя фоторезиста 4 структуру подвергают термообработке в окисляющей среде при температуре 1100°С в течение 180 минут. В результате термообработки формируется область базы 6 глубиной xj1=3,5 мкм, область кольца вокруг базы 7 с глубиной xj2=2,7 мкм и слой защитного оксида кремния 9 толщиной 0,6 мкм (см. фиг. 3). Далее в полученной структуре диффузией фосфора формируют область эмиттера 8 и контактные окна к эмиттеру и базе.
Влияние применения кольца вокруг планарного участка pn-перехода при xj1=3,5 мкм приведено в таблице.
Из данных, приведенных в таблице видно, что применение кольца вокруг планарного участка pn-перехода приводит к увеличению напряжения пробоя pn-перехода.
Claims (1)
- Полупроводниковый прибор, состоящий из кремниевой эпитаксиальной структуры одного типа проводимости, планарного участка с кольцом вокруг него другого типа проводимости, отличающийся тем, что кольцо вокруг планарного участка pn-перехода выполнено шириной a, где 0,4 мкм≤a≤0,6 мкм, а зазор b между кольцом и планарным участком pn-перехода лежит в пределах xj1≤b≤2⋅xj1, где xj1 - глубина проникновения примеси в базу.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018146676U RU188679U1 (ru) | 2018-12-25 | 2018-12-25 | Полупроводниковый прибор |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018146676U RU188679U1 (ru) | 2018-12-25 | 2018-12-25 | Полупроводниковый прибор |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU188679U1 true RU188679U1 (ru) | 2019-04-22 |
Family
ID=66314909
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018146676U RU188679U1 (ru) | 2018-12-25 | 2018-12-25 | Полупроводниковый прибор |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU188679U1 (ru) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4305085A (en) * | 1978-10-11 | 1981-12-08 | Bbc Brown, Boveri & Company, Limited | Semiconductor component with at least one planar PN junction and zone guard rings |
RU2163045C2 (ru) * | 1996-08-23 | 2001-02-10 | Иоффе Валерий Моисеевич | Полупроводниковый прибор |
RU2395869C1 (ru) * | 2009-05-04 | 2010-07-27 | Учреждение Российской академии наук Физико-технический институт им А.Ф. Иоффе РАН | Высоковольтный полупроводниковый прибор |
US9099322B2 (en) * | 2006-04-11 | 2015-08-04 | Stmicroelectronics S.R.L. | Process for manufacturing a semiconductor power device comprising charge-balance column structures and respective device |
US20170084701A1 (en) * | 2014-12-25 | 2017-03-23 | Fuji Electric Co., Ltd. | Semiconductor device |
RU172837U1 (ru) * | 2017-04-05 | 2017-07-26 | Закрытое акционерное общество "ГРУППА КРЕМНИЙ ЭЛ" | Диод с барьером шоттки на основе карбида кремния |
-
2018
- 2018-12-25 RU RU2018146676U patent/RU188679U1/ru active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4305085A (en) * | 1978-10-11 | 1981-12-08 | Bbc Brown, Boveri & Company, Limited | Semiconductor component with at least one planar PN junction and zone guard rings |
RU2163045C2 (ru) * | 1996-08-23 | 2001-02-10 | Иоффе Валерий Моисеевич | Полупроводниковый прибор |
US9099322B2 (en) * | 2006-04-11 | 2015-08-04 | Stmicroelectronics S.R.L. | Process for manufacturing a semiconductor power device comprising charge-balance column structures and respective device |
RU2395869C1 (ru) * | 2009-05-04 | 2010-07-27 | Учреждение Российской академии наук Физико-технический институт им А.Ф. Иоффе РАН | Высоковольтный полупроводниковый прибор |
US20170084701A1 (en) * | 2014-12-25 | 2017-03-23 | Fuji Electric Co., Ltd. | Semiconductor device |
RU172837U1 (ru) * | 2017-04-05 | 2017-07-26 | Закрытое акционерное общество "ГРУППА КРЕМНИЙ ЭЛ" | Диод с барьером шоттки на основе карбида кремния |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100271106B1 (ko) | 실리콘 카바이드로 형성된 파워 mosfet(power mosfet in silicon carbide) | |
US6221688B1 (en) | Diode and method for manufacturing the same | |
US4298401A (en) | Breakdown voltage resistor obtained through a double ion-implantation into a semiconductor substrate, and manufacturing process of the same | |
US4242691A (en) | MOS Semiconductor device | |
US20160307993A1 (en) | Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device | |
CA1063731A (en) | Method for making transistor structures having impurity regions separated by a short lateral distance | |
US9735237B2 (en) | Active area designs for silicon carbide super-junction power devices | |
JPH0734479B2 (ja) | 半導体デバイス | |
JP2004515080A (ja) | 炭化ケイ素ショットキーデバイスのためのエピタキシャルエッジ終端およびこれを含む炭化ケイ素デバイスの製造方法 | |
JP2000049167A (ja) | 炭化珪素半導体装置及びその製造方法 | |
JPH098050A (ja) | Pn接合の製造方法 | |
JP2004515080A5 (ru) | ||
JP2008211178A (ja) | 電流抑制層を備える絶縁ゲート・バイポーラ・トランジスタ | |
US4551909A (en) | Method of fabricating junction field effect transistors | |
US3725136A (en) | Junction field effect transistor and method of fabrication | |
US4419681A (en) | Zener diode | |
US11309413B2 (en) | Semiconductor device with improved short circuit withstand time and methods for manufacturing the same | |
JP7127389B2 (ja) | 炭化珪素半導体装置 | |
US6707131B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method for the same | |
RU188679U1 (ru) | Полупроводниковый прибор | |
EP0426252A2 (en) | A semiconductor device and method of manufacturing a semiconductor device | |
KR20020053713A (ko) | 반도체장치 | |
KR100813759B1 (ko) | 반도체 및 반도체 제조 방법 | |
JPH09260639A (ja) | シリコン半導体装置の製造方法 | |
JP2003101021A (ja) | 電界効果トランジスタ及びその製造方法 |