一种用于点火器的高压达林顿晶体管制造技术

本实用新型专利技术属于半导体器件的制造技术领域，涉及一种用于点火器的高压达林顿晶体管，在晶体管俯视平面上，晶体管元胞单元包括后级晶体管T2和分布在后级晶体管T2的右上部的前级晶体管T1，两者间通过V型隔离槽隔离，且周围包裹钝化层；在晶体管剖视截面上，在N‑型第二衬底子层内设有前级P型基区和后级P型基区，在前级P型基区内形成前级N+型发射区，在前级P型基区上方设有前级基极金属层和连接金属层；在后级P型基区内形成后级N+型发射区，在后级P型基区上方设有后级基极金属层和后级发射极金属层；本实用新型专利技术制造方便，具有热稳定性好，压降小，放大倍数大，可靠性高等特点。

A high pressure Darlington transistor for ignitor

The utility model belongs to the manufacturing technical field of semiconductor devices, and relates to a high voltage Darlington transistor for an igniter. On the transistor overlooking plane, the transistor cell unit comprises a post-transistor T2 and a front-transistor T1 distributed on the upper right of the post-transistor T2, which are separated by a V-shaped isolation groove and are circumferential. On the section of transistor, there are pre-P-type base and post-P-type base in the sub-layer of N_type second substrate, the pre-N+type emitter is formed in the pre-P-type base, and the pre-base metal layer and the connecting metal layer are arranged above the pre-P-type base; and the post-N+type emitter is formed in the post-P-type base. The utility model has the advantages of convenient manufacture, good thermal stability, small pressure drop, large magnification and high reliability.

【技术实现步骤摘要】
一种用于点火器的高压达林顿晶体管
本技术涉及一种达林顿晶体管，尤其是一种用于点火器的高压达林顿晶体管，属于半导体晶体管器件的制造

技术介绍
众所周知，当人们把普通的达林顿晶体管用于汽车点火器、游艇电控、开关电源等线路中时，达林顿晶体管在电源部分起核心作用，一旦电路中外加电压超过晶体管的输出电压或峰值电压，尤其是所带的感性负载反冲电压很高时就容易被击穿损坏，如果是使用的击穿耐压更高的达林顿晶体管，则这样外加电压反冲去也不会损坏晶体管，从而起到了良好的保护作用。国内许多的生产厂家，如重庆的摩托车点火器生产基地，大的生产厂家采用进口富士的产品，一些小的生产厂家则采用国内生产的带箝位功能的达林顿管，由于受到技术工艺水平的限制，其他厂家很难做到进口产品水平，且进口管不仅价格昂贵，且交货周期长，很难适应现在生产周期，生产厂家也迫切需要开发出价格合理，并能完全替代进口产品的达林顿晶体管。为此本技术专利技术一种摩托车点火器、汽车点火器用NPN型达林顿晶体管既满足了要求，同时大大降低了生产厂家的成本。
技术实现思路
本技术的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种摩托车点火器、汽车点火器用高电压NPN型达林顿晶体管，其结构简单，芯片面积适合TO-220封装，制造方便，热稳定性好，压降小，放大倍数大，可靠性高等特点。为实现以上技术目的，本技术的技术方案是：一种用于点火器的高压达林顿晶体管，包括晶体管元胞单元，在晶体管俯视平面上，所述晶体管元胞单元包括后级晶体管T2和分布在后级晶体管T2的右上部的前级晶体管T1，所述前级晶体管T1和后级晶体管T2间通过V型隔离槽隔离，且周围包裹一圈钝化层；在晶体管的剖视截面上，所述晶体管元胞单元包括N型衬底，所述N型衬底包括与背面金属层相接的N+型第一衬底子层和N+型第一衬底子层之上的N-型第二衬底子层；在所述N-型第二衬底子层内设有前级P型基区和后级P型基区，在所述前级P型基区内形成前级N+型发射区，在所述前级P型基区上方设有前级基极金属层，在所述前级N+型发射区上方设有连接金属层；在所述后级P型基区内形成后级N+型发射区，在所述后级P型基区上方设有后级基极金属层，在所述后级N+型发射区上方设有后级发射极金属层；在所述N-型第二衬底子层上方覆盖有氧化层，在所述氧化层上覆盖有连接前级N+型发射区和后级P型基区的连接金属层，所述连接金属层与所述后级基极金属层相连。进一步地，在所述连接金属层下方的前级P型基区和后级P型基区间形成P型基区沟道电阻R1，在氧化层下方的后级P型基区和后级N+型发射区间形成后级沟道电阻R2。进一步地，所述连接金属层弯折呈矩形波状，所述连接金属层下方的P型基区沟道电阻R1为弯折呈矩形波的电阻条。进一步地，所述N-型第二衬底子层采用三重扩散结构，所述三重扩散结构是由单晶片双面扩磷，双面磷再预扩散，磷再分布扩散后单面减薄抛光形成的。进一步地，所述前级晶体管T和后级晶体管T均采用梳齿状结构。进一步地，所述V型隔离槽采用台面腐槽工艺，槽深为45~55μm，且槽内填充有玻璃粉。进一步地，所述钝化层位于N-型第二衬底子层内，且钝化层为呈环状的深槽，所述深槽的深度为45~55μm，且深槽内填充有玻璃粉。进一步地，所述N型衬底与后级P型基区形成寄生二极管D1。与传统达林顿晶体管器件相比，本技术具有以下优点：1）衬底子层材料采用了三重扩散片，三重扩散片由单晶片双面扩磷，然后单面减薄抛光留一定的高阻层，三重扩散片相对于外延片极大的提高了二次击穿容量；2）前级晶体管T1和后级晶体管T2均采用梳状结构，增大了发射区周长，确保大电流性能实现；3）P型基区沟道电阻R1的电阻条设计呈蜿蜒曲折的波浪形，充分利用面积来增加电阻条长度，增大了P型基区沟道电阻R1；4）V型隔离槽采用台面腐槽工艺，台面腐槽工艺利用玻璃粉的高绝缘性可以有效的阻止电场的延伸，提高电压。附图说明图1是本技术晶体管元胞单元的俯视图。图2是图1中A-A的纵向剖面图。图3是本技术器件的等效电路图。附图标记说明：1-背面金属层、2-N+型第一衬底子层、3-N-型第二衬底子层、4-前级P型基区、5-后级P型基区、6-前级N+型发射区、7-后级N+型发射区、8-氧化层、9-连接金属层、10-前级基极金属层、11-后级发射极金属层、12-后级基极金属层、13-钝化层和14-V型隔离槽。具体实施方式下面结合具体附图和实施例对本技术作进一步说明。如图1所示，一种用于点火器的高压达林顿晶体管，包括晶体管元胞单元，在晶体管俯视平面上，所述晶体管元胞单元包括后级晶体管T2和分布在后级晶体管T2的右上部的前级晶体管T1，所述前级晶体管T1和后级晶体管T2间通过V型隔离槽14隔离，且周围包裹一圈钝化层13，所述钝化层13位于N-型第二衬底子层3内，且钝化层13为呈环状的深槽，所述深槽的深度为45~55μm，且深槽内填充有玻璃粉；达林顿功率晶体管芯片的前级晶体管T1和后级晶体管T2均采用梳齿状结构，增大发射区周长，确保大电流性能的实现；同时所述连接金属层9弯折呈矩形波状，所述连接金属层9下方的P型基区沟道电阻R1为弯折呈矩形波的电阻条，P型基区沟道电阻R1蜿蜒曲折的电阻条的设计，充分利用面积来增加电阻条长度，前级晶体管T1和后级晶体管T2之间隔离区为V型隔离槽14，隔离槽14采用台面腐槽工艺，槽深约50μm，槽内填充有玻璃粉，高绝缘性的玻璃粉可以有效的阻止电场的延伸，提高电压；如图2所示，在晶体管的剖视截面上，所述晶体管元胞单元包括N型衬底，所述N型衬底包括与背面金属层1相接的N+型第一衬底子层2和N+型第一衬底子层2之上的N-型第二衬底子层3；在所述N-型第二衬底子层3内设有前级P型基区4和后级P型基区5，在所述前级P型基区4内形成前级N+型发射区6，在所述前级P型基区4上方设有前级基极金属层10，用于形成T1管的基极B，在所述前级N+型发射区6上方设有连接金属层9，用于形成T1管的发射极E；在所述后级P型基区5内形成后级N+型发射区7，在所述后级P型基区5上方设有后级基极金属层12，用于形成T2管的基极B,在所述后级N+型发射区7上方设有后级发射极金属层11，用于形成T2管的发射极E；在所述N-型第二衬底子层3上方覆盖有氧化层8，在所述氧化层8上覆盖有连接前级N+型发射区6和后级P型基区5的连接金属层9，所述连接金属层9与所述后级基极金属层12相连；在所述连接金属层9下方的前级P型基区4和后级P型基区5间形成P型基区沟道电阻R1，在氧化层8下方的后级P型基区5和后级N+型发射区7间形成后级沟道电阻R2。所述N-型第二衬底子层3采用三重扩散结构，所述三重扩散结构是由单晶片双面扩磷，单晶片（电阻率13-14Ohm.cm）——双面磷预扩散（方块电阻的阻值约0.4R）——磷再分布扩散（条件为T：1280℃t=168h结深200μm）——单面减薄抛光（高阻留厚度约为50μm），三重扩散片相对于外延片极大的提高了二次击穿容量；形成于N+型第一衬底子层2背面金属层1，背面金属层1为银层，用于形成前级晶体管T1和后级晶体管T2共接的集电极C；在N-型第二衬底子层3形成前级晶体管T1的前级P型基区4和后级晶体管T2的后级P型基本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于点火器的高压达林顿晶体管，包括晶体管元胞单元，在晶体管俯视平面上，所述晶体管元胞单元包括后级晶体管T2和分布在后级晶体管T2的右上部的前级晶体管T1，所述前级晶体管T1和后级晶体管T2间通过V型隔离槽（14）隔离，且周围包裹一圈钝化层（13）；在晶体管的剖视截面上，所述晶体管元胞单元包括N型衬底，所述N型衬底包括与背面金属层（1）相接的N+型第一衬底子层（2）和N+型第一衬底子层（2）之上的N‑型第二衬底子层（3）；在所述N‑型第二衬底子层（3）内设有前级P型基区（4）和后级P型基区（5），在所述前级P型基区（4）内形成前级N+型发射区（6），在所述前级P型基区（4）上方设有前级基极金属层（10），在所述前级N+型发射区（6）上方设有连接金属层（9）；在所述后级P型基区（5）内形成后级N+型发射区（7），在所述后级P型基区（5）上方设有后级基极金属层（12），在所述后级N+型发射区（7）上方设有后级发射极金属层（11）；在所述N‑型第二衬底子层（3）上方覆盖有氧化层（8），在所述氧化层（8）上覆盖有连接前级N+型发射区（6）和后级P型基区（5）的连接金属层（9），所述连接金属层（9）与所述后级基极金属层（12）相连。...

【技术特征摘要】
1.一种用于点火器的高压达林顿晶体管，包括晶体管元胞单元，在晶体管俯视平面上，所述晶体管元胞单元包括后级晶体管T2和分布在后级晶体管T2的右上部的前级晶体管T1，所述前级晶体管T1和后级晶体管T2间通过V型隔离槽（14）隔离，且周围包裹一圈钝化层（13）；在晶体管的剖视截面上，所述晶体管元胞单元包括N型衬底，所述N型衬底包括与背面金属层（1）相接的N+型第一衬底子层（2）和N+型第一衬底子层（2）之上的N-型第二衬底子层（3）；在所述N-型第二衬底子层（3）内设有前级P型基区（4）和后级P型基区（5），在所述前级P型基区（4）内形成前级N+型发射区（6），在所述前级P型基区（4）上方设有前级基极金属层（10），在所述前级N+型发射区（6）上方设有连接金属层（9）；在所述后级P型基区（5）内形成后级N+型发射区（7），在所述后级P型基区（5）上方设有后级基极金属层（12），在所述后级N+型发射区（7）上方设有后级发射极金属层（11）；在所述N-型第二衬底子层（3）上方覆盖有氧化层（8），在所述氧化层（8）上覆盖有连接前级N+型发射区（6）和后级P型基区（5）的连接金属层（9），所述连接金属层（9）与所述后级基极金属层（12）相连。2.根据权利要求1所述的用于点火器的高压达林顿晶体管，其特征在于，在所述连接金...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚利汀，左勇强，易琼红，
申请(专利权)人：无锡固电半导体股份有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32