RU2101803C1 - Свч-транзисторная микросборка - Google Patents

Свч-транзисторная микросборка Download PDF

Info

Publication number
RU2101803C1
RU2101803C1 SU5034321A SU5034321A RU2101803C1 RU 2101803 C1 RU2101803 C1 RU 2101803C1 SU 5034321 A SU5034321 A SU 5034321A SU 5034321 A SU5034321 A SU 5034321A RU 2101803 C1 RU2101803 C1 RU 2101803C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
substrate
resistance
transistor
crystal
ohm
Prior art date
Application number
SU5034321A
Other languages
English (en)
Inventor
В.В. Асессоров
В.В. Гаганов
В.И. Жильцов
Original Assignee
Научно-производственное коммерческое предприятие "ВЕСТА"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Научно-производственное коммерческое предприятие "ВЕСТА" filed Critical Научно-производственное коммерческое предприятие "ВЕСТА"
Priority to SU5034321A priority Critical patent/RU2101803C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2101803C1 publication Critical patent/RU2101803C1/ru

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/02—Bonding areas ; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L24/06—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of a plurality of bonding areas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/05—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
    • H01L2224/0554—External layer
    • H01L2224/0555—Shape
    • H01L2224/05552—Shape in top view
    • H01L2224/05554—Shape in top view being square
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/49—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
    • H01L2224/491—Disposition
    • H01L2224/4912—Layout
    • H01L2224/49175—Parallel arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/19—Details of hybrid assemblies other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/191—Disposition
    • H01L2924/19101—Disposition of discrete passive components
    • H01L2924/19107—Disposition of discrete passive components off-chip wires

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

Использование: изобретение относится к полупроводниковой электронике, в частности к конструкции СВЧ-транзисторных широкополосных микросборок. Сущность изобретения: в СВЧ-транзистоpной микросборке, включающей первый полупроводниковый кристалл с транзисторными структурами, второй полупроводниковый кристалл с МПД-конденсатором и встроенным резистором и группу проволочных перемычек, соединяющих соответственно контактные площадки активных элементов транзисторных структур, верхнюю обкладку МДП-кондесатора, электроды встроенного резистора и электроды корпуса, согласно изобретению, во втором кристалле между низкоомным поверхностным слоем и подложкой дополнительно сформирован высоомный слой одного с подложкой типа проводимости толщиной 5oC20 мкм и удельным сопротивлением 0,1oC5 Ом•см, при этом удельное сопротивление монокристаллической подложки не превышает 0,01 Ом•см. 1 з. п. ф-лы, 2 ил, 1 табл.

Description

Изобретение относится к полупроводниковой электронике, в частности к конструкции СВЧ-транзисторных широкополосных микросборок, в которых используют внутренние согласующие LC- цепи.
Известен широкополосной транзистор, содержащий полупроводниковый кристалл с транзисторными структурами, смонтированный внутри корпуса на изолированной контактной площадке, кристалл МДП-конденсатора, установленный нижним электродом на металлизированной площадке корпуса, соединенной с общим эмиттерным выводом, группы проволочных перемычек, соединяющих соответственно элементы транзисторных структур, верхнюю обкладку МДП-конденсатора и электроды корпуса [1]
Недостатком известной конструкции широкополосного транзистора является ограниченный диапазон рабочих частей (менее одной актавы) ввиду неполного согласования по входу в полосе частот [1]
Из известных наиболее близким по технической сущности к изобретению является СВЧ-транзистор, содержащий первый полупроводниковый кристалл с транзисторными структурами, смонтированный на изолированной контактной площадке, второй полупроводниковый кристалл с МДП-конденсатором и встроенным резистором, установленный общим для МДП-конденсатора и резистора электродом на шине нулевого потенциала, причем структура второго кристалла представляет собой монокристаллическую подложку со сформированными низкоомным поверхностным слоем одного с подложкой типа проводимости и группы проволочных перемычек, соединяющих соответственно контактные площадки активных элементов транзисторных структур, верхнюю обкладку МДП-конденсатора, планарный электрод встроенного резистора и электроды корпуса [2]
Недостатком известного СВЧ-транзистора является низкое значение энергетических параметров (выходная мощность Рвых, коэффициент усиления по мощности Кр, КПД) в полосе частот.
В известном техническом решении сопротивление встроенного резистора определяется удельным сопротивлением материала кристалла МДП-конденсатора. Действительно, в конструкции МДП-конденсатора с встроенным резистором, выполненном на кремниевой пластине р-типа с удельным сопротивлением ρ 0,005 Oм•см и металлизацией планарного электрода типа PtSi2-Ti-Pt-Au и параметрами:
Площадь металлизации электрода, мм 4,7х0,16
Толщина слоя, мкм=см
Au 1,5 1,5•10-4
Pt 0,15 1,5•10-5
Ti 0,2 2•10-5
PtSi2 0,1=1•10-5
Si 150,0 1,5•10-2
Удельное сопротивление слоя, Ом•см
Au 2,35•10
Ti 60oC80•10-6
Pt 10•10-6
PtSi2 28-38
Si 5•10
Величина сопротивления слоя, Ом
RAu 4,6875•10-8
RPt 1,995•10
RTi 2,128•10-7
RPtSi 2 9,31•10-8
RSi 9,9734•10-3
Данные оценки хорошо согласуются с измеренными величинами сопротивления встроенного резистора (10oC12)•10-3 Ом.
Применение высокоомного полупроводника при создании МДП-конденсатора приводит к уменьшению добротности не только МДП-конденсатора, но и всей согласующей трансформирующей LC -цепи, что в значительной мере определяет ширину полосы рабочих частот [1] Однако применение высокоомного материала при изготовлении МДП- конденсатора увеличивает потери во входной согласующей - трансформирующей LC-цепи, что приводит к снижению энергетических параметров микросборки: Рвых, Кр, КПД.
Так повышение удельного сопротивления кремния с 0,005 до 0,05 Ом•см при изготовлении МДП-конденсатора приводит к снижению коэффициента усиления по мощности транзистора 2Т931А в полосе частот 200oC400 мГц в 1,34 раза, при повышении удельного сопротивления кремния до 0,1 Ом•см 2,5 раза [3]
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение выходных энергетических параметров в полосе рабочих частот СВЧ-транзисторных микросборок за счет снижения потерь во входной согласующей цепи.
Осуществление изобретения позволит повысить по сравнению с прототипом значения энергетических параметров Кр, Рвых, КПД за счет снижения потерь в МДП-конденсаторе, так как, во-первых, изготовление МДП-конденсатора осуществляют на более низкоомном кремнии (r ≤0,01 Ом•см) с высокоомным слоем ( r (0,1oC0,5) Ом•см), толщина которого 5oC20 мкм значительно меньше толщины монокристаллической подложки (≈ 150 мкм); во-вторых, наличие высокоомного подслоя в нижней обкладке МДП-конденсатора приводит к снижению влияния вихревых токов [4]
Кроме того, предложенное конструктивное решение СВЧ транзисторной микросборки позволяет в каждом конкретном случае практической реализации достигать оптимальные выходные энергетические параметры в полосе частот за счет более широких возможностей управления добротностью не только элементов, но и всей согласующе-трансформирующей цепи в целом:
электрофизическими параметрами МДП-конденсатора (величиной емкости, добротности и т.п.);
параметрами встроенного резистора,
добротностью согласующе-трансформирующей цепи за счет варьирования толщины и омности высокоомного слоя кристалла, МДП кондесатора и встроенного резистора.
Сущность изобретения заключается в том, что в СВЧ-транзисторной микросборке, содержащей первый полупроводниковый кристалл с транзисторными структурами, смонтированный на изолированной контактной площадке, второй полупроводниковый кристалл с МДП-кондесатором и встроенным резистором, установленный общим электродом на шине нулевого потенциала, причем структура второго кристалла представляет собой монокристаллическую подложку типа проводимости, и группы проволочных перемычек, соединяющих соответственно контактные площадки активных элементов транзисторных структур, верхнюю обкладку МДП конденсатора, планарный электрод встроенного резистора и электрода корпуса, согласно изобретению во втором кристалле между низкоомным поверхностным слоем и подложкой сформирован высокоомный слой одного с подложкой типа проводимости и толщиной 5-20 мкм и удельным сопротивлением (0,1oC5) Ом•см, а удельное сопротивление монокристаллической подложки не превышает 0,01 Ом•см.
На фиг. 1 и 2 изображено конструктивное выполнение СВЧ-транзисторной микросборки.
СВЧ-транзисторная микросборка выполнена в корпусе, включающем диэлекрическую подложку 1 с изолированной контактной площадью 2 и шиной нулевого потенциала 3, соединенной с фланцем 4, электроды корпуса коллекторный 5 и базовый 6. На изолированной контактной площадке 2 смонтирован кристалл 7 транзисторной структуры с эмиттерами 8 и базовыми 9 контактными площадками соответствующих активных областей. Между базовым электродом 6 корпуса и полупроводниковым кристаллом 7 транзисторной структуры на шине 3 нулевого потенциала установлен кристалл 10 МДП-конденсатора 11 с встроенным резистором 12.
Структура кристалла 10 включает кремниевую монокристаллическую подложку 13 с удельным сопротивлением r 0,005 Ом•см с нанесенной эпитаксиальной пленкой 14 толщиной (10±15) мкм, удельным сопротивлением (0,2±0,03) Ом•см, поверхность которой легируют до концентрации N≥1017 см-3 на глубину d ≃ (2±0,2) мкм.
Толщина высокоомного эпитаксиального слоя 14 определена в пределах 5oC20 мкм в соответствии с п.2.3 ТУ48-4-298-74 [5] Верхний предел толщины (20 мкм) ограничен требованиями по дефективности поверхностного слоя эпитаксиальных пленок (отсутствием дефектов типа бугры и трипирамиды высотой более 0,5 мкм по всей поверхности). Нижний предел толщины (5 мкм) ограничен технологическими факторами воспроизводимого получения толщин и удельного сопротивления эпитаксиальных слоев вызванными процессами автолегирования.
Величина удельного сопротивления высокоомного эпитаксиального слоя 14 (0,1oC5,0) ом•см ограничена по нижнему пределу требованиями ТУ 48-4-298-79 (п. 2.1 таблицы), по верхнему пределу допустимой величиной сопротивления встроенного резистора [2]
Легирование тем же типом примеси поверхностного слоя высокоомной эпитаксиальной пленки 14 до N≥1017 см-1 (
Figure 00000002
0,1 Ом•см) необходимо, во-первых, для создания стабильного омического контакта с металлизацией [6] во-вторых, для исключения возможности образования, накопленного заряда на границе раздела Si-SiO2 [2]
На поверхности легированной эпитаксиальной пленки 14 формируют диэлектрический слой 15, на котором изготавливают верхний металлический электрод 16 МДП-конденсатора и металлический электрод 17? осуществляющий омический контакт с легированной эпитаксиальной пленкой 14, подложкой 13.
Конструктивно МДП-конденсатор включает верхний электрод 16, диэлектрический слой 15 и нижний электрод, состоящий из кремниевой подложки 13 с легированной эпитаксиальной пленкой 14.
Встроенный резистор 12 включает в себя металлический электрод 17, переходное сопротивление металл-полупроводник (не показано) и кремниевую подложку 13 с легированной эпитаксиальной пленкой 14.
Конструктивное использование в едином кристалле МДП-конденсатора со встроенным резистором известно [2] Общий нижний электрод МДП-конденсатора 11 и встроенного резистора 12, в качестве которого используют монокристаллическую кремниевую подложку 13, электрически соединен с шиной 3 нулевого потенциала. Группы проволочных перемычек 18 электрически соединяют изолированную контактную площадку 2 со смонтированным кристаллом 7 транзисторной структуры и коллекторный электрод 5 корпуса. Группа проволочных перемычек 19 электрически соединяет эмиттерные контактные площадки 8 кристалла 7 соответственно с шиной 3 нулевого потенциала и электродом 17 встроенного резистора 12. Группа проволочных перемычек 20 электрически соединяют базовые контактные площадки 9 кристалла 7 с верхним электродом 16 МДП-конденсатора 11 и базовым электродом 6 корпуса.
СВЧ-транзисторная микросборка, выполненная по схеме с общим эмиттером, работает следующим образом.
При воздействии на входной базовый электрод 6 относительно шины 3 нулевого потенциала высокочастотного сигнала в группе 17 проволочных перемычек возникает высокочастотный ток. Группа 17 проволочных перемычек и МДП-конденсатор 11 образуют входной LC-контур, ширина полосы частот которого согласно [1] равна
Figure 00000003
,
где ωв, ωн, ωo верхняя, нижняя и центральная частоты соответственно;
Q добротность контура.
Применение МДП конденсатора, изготовленного на низкоомной подложке, со сформированным тонким высокоомным слоем приводит к снижению потерь в нем, повышению добротности по сравнению с прототипом.
Введение в цепь эмиттера встроенного резистора с сопротивлением ≈ 70•10-3 Ом, превышающим собственное активное сопротивление эмиттера (≈ 30•10-3 Ом) многоэмиттерного транзистора, снижает добротность каскада с общим эмиттером, повышает его входное сопротивление, тем самым расширяется ширина полосы частот [1, 7]
Изобретение поясняется таблицей.
Источники информации, принятые во внимание при составлении описания
1. Никишин В. И. и др. Проектирование и технология производства мощных СВЧ-транзисторов. М. Радио и связь, 1989, с. 45-52.
2. Заявка Японии N 55-34-583, кл. H 01 L 23/12 (прототип).
3. Асессоров В. В. Конструирование и технологические методы создания мощных широкополостных ВЧ- и СВЧ-транзисторов. Уч. N 3216. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Воронеж: 1983, с. 141-143.
4. Отчет по ОКР "Разработка генераторного транзистора с медианным значением выходной мощности 50 Вт в потоке частот 0,7 oC1,0 Гц", (Полоса 1) регистрационный N 019-106, 30.12.82, с. 11,12.
5. Структуры кремниевые эпитаксиальные однослойные, ТУ 48-4-298-74.
6. Элементы интегральных схем. М. Мир, 1989, с. 51, 199, 225, 365.
7. Степаненко И.П. Основы теории транзисторов и транзисторных схем. М. Энергия, 1973, с. 321-331.

Claims (2)

1. СВЧ-транзисторная микросборка, включающая первый полупроводниковый кристалл с транзисторными структурами, смонтированный на изолированной контактной площадке, второй полупроводниковый кристалл с МДП-конденсатором с встроенным резистором, установленный общим электродом на шине нулевого потенциала, причем структура второго кристалла представляет собой монокристаллическую подложку со сформированным низкоомным поверхностным слоем одного с подложкой типа проводимости, и группы проволочных перемычек, соединяющие соответственно контактные площадки активных элементов транзисторных структур, верхнюю обкладку МДП-конденсатора, планарный электрод встроенного резистора и электроды корпуса, отличающаяся тем, что в втором полупроводниковом кристалле между низкоомным поверхностным слоем и подложкой дополнительно сформирован высокоомный слой одного с подложкой типа проводимости толщиной 5 20 мкм и удельным сопротивлением 0,1 5,0 Ом • см.
2. Микросборка по п. 1, отличающаяся тем, что удельное сопротивление монокристаллической подложки не превышает 0,01 Ом • см.
SU5034321A 1992-03-26 1992-03-26 Свч-транзисторная микросборка RU2101803C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5034321A RU2101803C1 (ru) 1992-03-26 1992-03-26 Свч-транзисторная микросборка

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5034321A RU2101803C1 (ru) 1992-03-26 1992-03-26 Свч-транзисторная микросборка

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2101803C1 true RU2101803C1 (ru) 1998-01-10

Family

ID=21600347

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU5034321A RU2101803C1 (ru) 1992-03-26 1992-03-26 Свч-транзисторная микросборка

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2101803C1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8004063B2 (en) * 2000-09-14 2011-08-23 Vishay Intertechnology, Inc. Precision high-frequency capacitor formed on semiconductor substrate
RU195783U1 (ru) * 2019-11-12 2020-02-05 Акционерное общество "ГРУППА КРЕМНИЙ ЭЛ" Кремниевый конденсатор

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8004063B2 (en) * 2000-09-14 2011-08-23 Vishay Intertechnology, Inc. Precision high-frequency capacitor formed on semiconductor substrate
US8324711B2 (en) 2000-09-14 2012-12-04 Vishay Intertechnology, Inc. Precision high-frequency capacitor formed on semiconductor substrate
US9136060B2 (en) 2000-09-14 2015-09-15 Vishay-Siliconix Precision high-frequency capacitor formed on semiconductor substrate
RU195783U1 (ru) * 2019-11-12 2020-02-05 Акционерное общество "ГРУППА КРЕМНИЙ ЭЛ" Кремниевый конденсатор

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4617586A (en) High-frequency circuit comprising an integrated capacitor
JP4538107B2 (ja) 半導体素子及び金属化層を有する絶縁層が接着剤により取付られているガラス支持体を有する半導体装置
JP3462166B2 (ja) 化合物半導体装置
US7554829B2 (en) Transmission lines for CMOS integrated circuits
JP2002094054A5 (ru)
KR20010080542A (ko) 고주파 전력 트랜지스터 소자
GB2123209A (en) High-frequency circuit
EP0013173A2 (en) Monolithic distributed resistor-capacitor device utilizing polycrystalline semiconductor material
US5841184A (en) Integrated emitter drain bypass capacitor for microwave/RF power device applications
EP0015709B1 (en) Constructional arrangement for semiconductor devices
US6953981B1 (en) Semiconductor device with deep substrates contacts
RU2101803C1 (ru) Свч-транзисторная микросборка
EP0117434A1 (en) Hybrid microwave subsystem
JPH05102291A (ja) 半導体装置およびその製造方法
US3836988A (en) Semiconductor devices
CN105743451B (zh) 一种射频功率放大器版图及射频功率放大器
KR20010102067A (ko) 향상된 성능을 갖는 필드 에미터 어레이
WO1999001900A1 (en) Bipolar power transistor and manufacturing method
JPS5892277A (ja) 電界効果トランジスタの製造方法
RU2101804C1 (ru) Свч-транзисторная микросборка
JPH06204405A (ja) 高周波発振器
JP2880023B2 (ja) 高周波トランジスタ回路
KR100308041B1 (ko) 밀리미터파용에프이티(fet)및그의제조방법
JP3168969B2 (ja) 電界効果トランジスタおよび集積回路、電界効果トランジスタあるいは集積回路の製造方法
JPS62134979A (ja) 半導体装置