一种大电流二次击穿高NPN型功率晶体管制造技术

本实用新型专利技术属于半导体器件的制造技术领域，涉及一种大电流二次击穿高NPN型功率晶体管，NPN型元胞单元包括N+型衬底、位于N+型衬底背面的金属层及位于N+型衬底正面的N‑型第一衬底子层，在N‑型第一衬底子层内设有P型基区，在P型基区上覆盖有基区金属层；在P型基区内设有N+发射区，在N+发射区上方盖有发射区金属层，其特征在于，N+型衬底为三重扩散结构；在N+型发射区四周设有N+型环；在P型基区的四周设有P+增压环9；N‑型第一衬底子层上方覆盖有绝缘介质层，绝缘介质层从下到上依次为磷硅玻璃、二氧化硅和氮化硅，绝缘介质层上方覆盖有聚酰亚胺钝化层；本实用新型专利技术通过优化器件结构，使其满足大电流、高电压输出，同时提高了二次击穿容量。

A high current two breakdown high NPN power transistor

The utility model belongs to the manufacturing technology field of semiconductor devices, which involves a high current two times breakdown high NPN power transistor. The NPN cell unit includes a N+ type substrate, a metal layer on the back of a N+ type substrate and a N shaped first lining underlayer located on the front of the N+ type substrate, and a P based zone in the first lining underlayer of the N. The base zone is covered with the base metal layer on the P base area, and the N+ emission zone is set in the P type base area, and the emitter metal layer is covered above the N+ emission area. Its characteristic is that the N+ type substrate is the three heavy diffusion structure; the N+ ring is set around the N+ emitter area; the P+ increasing ring 9 is set around the P base area; the N gland first lining underlayer is overlying the bottom layer. The insulating medium layer is covered with dielectric layer, and the insulating medium layer from lower to top is phosphate silicon glass, silicon dioxide and silicon nitride, and polyimide passivation layer is covered above the insulating layer. The utility model improves the high current and high voltage output by optimizing the device structure, and improves the two breakdown capacity at the same time.

【技术实现步骤摘要】
一种大电流二次击穿高NPN型功率晶体管
本专利技术涉及一种NPN型功率晶体管，尤其是一种大电流二次击穿高NPN型功率晶体管，属于半导体器件的制造

技术介绍
随着人们生活水平提高，家庭对健康保健越来越重视，许多病症因理疗减轻，并逐步得到改善治疗，于是各种保健理疗仪器市场需求越来越大，如：磁性理疗、电性理疗等，而理疗仪器的工作时，需要进行高频输出，用来推动高频变压器，这样对工作的晶体管提出了很高的要求，晶体管不仅需要大电流、高电压输出，且更需要抗烧毁能力强、二次击穿等特点。目前，国内生产厂家一直采用进口的大功率管，但是进口大功率管价格昂贵，或者购买一些替代产品，但是替代产品根本无法满足理疗仪器的调节高档使用。
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，提出了一种大电流二次击穿高NPN型功率晶体管，通过优化器件结构，使其满足大电流、高电压输出，同时提高了二次击穿耐压能力。为实现以上技术目的，本技术的技术方案是：一种大电流二次击穿高NPN型功率晶体管，包括元胞区和终端保护区，所述元胞区包括若干个NPN型元胞单元，所述NPN型元胞单元包括N+型衬底、位于N+型衬底背面的金属层及位于N+型衬底正面的N-型第一衬底子层，在所述N-型第一衬底子层内设有P型基区，在P型基区上覆盖有基区金属层；在所述P型基区内设有N+发射区，在N+发射区上方盖有发射区金属层，其特征在于，所述N+型衬底为三重扩散结构；在N+型发射区四周设有N+型环；在P型基区的四周设有P+增压环9；所述N-型第一衬底子层上方覆盖有绝缘介质层，所述绝缘介质层从下到上依次为磷硅玻璃、二氧化硅和氮化硅，所述绝缘介质层上方覆盖有聚酰亚胺钝化层。进一步地，所述发射区金属层和基区金属层间通过绝缘介质层和聚酰亚胺钝化层隔离。进一步地，所述N+型环位于P型基区内。进一步地，所述P型基区的结深不超过N-型第一衬底子层的宽度，所述N+发射区的结深不超过P型基区的结深。进一步地，所述N+型环和N+发射区的结深和掺杂浓度均相同，且是同一层工艺形成的。与传统NPN型功率器件相比，本技术具有以下优点：1）该器件的芯片面积为5.0mm*5.0mm，既满足二次击穿要求，又能有效的控制成本要求；2）版图设计采用N+型环，可提高晶体管的二次击穿容量；3）背面金属为多层金属结构，增加了产品的可靠性；4）绝缘介质层采用PSG+SiO2+SI3N4，钝化结构采用聚酰亚胺胶保护层，增加了产品的可靠性；5）本技术在版图设计中采用了P+增压环结构，提高了产品的耐压能力；综上所述，本技术器件应用于理疗仪可保证具有良好的应用性能，满足应用需求。附图说明图1是本技术器件元胞单元的剖面图。图2是本技术绝缘介质层的剖面图。附图标记说明：1-金属层、2-聚酰亚胺钝化层、3-N+型衬底、4-N-型第一衬底子层、5-P型基区、6-N+发射区、7-发射区金属层、8-绝缘介质层、81-磷硅玻璃、82-二氧化硅、83-氮化硅、9-P+增压环、10-N+型环、11-基区金属层。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，一种大电流二次击穿高NPN型功率晶体管，包括元胞区和终端保护区，所述元胞区包括若干个NPN型元胞单元，所述NPN型元胞单元包括N+型衬底3、位于N+型衬底3背面的金属层1及位于N+型衬底3正面的N-型第一衬底子层4，在所述N-型第一衬底子层4内设有P型基区5，在P型基区5上覆盖有基区金属层11；在所述P型基区5内设有N+发射区6，在N+发射区6上方盖有发射区金属层7，所述P型基区5的结深不超过N-型第一衬底子层4的宽度，所述N+发射区6的结深不超过P型基区5的结深，其特征在于，所述N+型衬底3为三重扩散结构；在N+型发射区6四周设有N+型环10，所述N+型环10位于P型基区5内；在P型基区5的四周设有P+增压环9；所述N-型第一衬底子层4上方覆盖有绝缘介质层8，所述绝缘介质层8从下到上依次为磷硅玻璃81、二氧化硅82和氮化硅83（如图2所示），所述绝缘介质层8上方覆盖有聚酰亚胺钝化层2，所述发射区金属层7和基区金属层11间通过绝缘介质层8和聚酰亚胺钝化层2隔离。所述N+型衬底3为三重扩散结构：选取电阻率为13-15Ohm.cm的单晶片，进行双面磷预扩散；选用单晶片方块电阻：0.4R，进行磷再分布扩散，工艺控制在T：1280℃，t=168h，结深控制200μm，这样的结构牺牲了一定的电流特性，但是极大的提高了二次击穿容量；在N+型发射区6四周同时形成N+型环10，N+型环10与N+型发射区6结深和掺杂浓度相同，此环截断了基极电流流向发射结侧面的通路，从而减弱了发射极电流集边效应，同时提高了二次击穿电压。在器件表面的绝缘介质层8为采用磷硅玻璃（PSG）＋二氧化硅（SiO2）+氮化硅（SI3N4）高可靠性钝化结构。控制PSG的厚度为3000A（5%P），SiO2厚度为2000A，SI3N4的厚度为3000A，这样的机构在机械、化学和电气等方面特性非常稳定的，具有很好的钝化作用，且对对钠离子有提取、固定和阻挡的作用，能明显的削弱钠等可动离子对半导体表面性质的影响，减小漏电流；器件最外层为聚酰亚胺钝化层2，它可隔绝介质层外表面杂质的影响，提高了器件的稳定性和可靠性。背面金属层1为三层结构，与N+型衬底3相接的钛层为1000A，中间镍层为5000A，底层银层为5000A，用于形成良好的欧姆接触，增加了一种理疗仪用大电流二次击穿高NPN型功率晶体管的可靠性。以上对本技术及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本技术的实施方式之一，实际结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本技术创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大电流二次击穿高NPN型功率晶体管，包括元胞区和终端保护区，所述元胞区包括若干个NPN型元胞单元，所述NPN型元胞单元包括N+型衬底（3）、位于N+型衬底（3）背面的金属层（1）及位于N+型衬底（3）正面的N‑型第一衬底子层（4），在所述N‑型第一衬底子层（4）内设有P型基区（5），在P型基区（5）上覆盖有基区金属层（11）；在所述P型基区（5）内设有N+发射区（6），在N+发射区（6）上方盖有发射区金属层（7），其特征在于，在N+发射区（6）四周设有N+型环（10）；在P型基区（5）的四周设有P+增压环（9）；所述N‑型第一衬底子层（4）上方覆盖有绝缘介质层（8），所述绝缘介质层（8）从下到上依次为磷硅玻璃（81）、二氧化硅（82）和氮化硅（83），所述绝缘介质层（8）上方覆盖有聚酰亚胺钝化层（2）。

【技术特征摘要】
1.一种大电流二次击穿高NPN型功率晶体管，包括元胞区和终端保护区，所述元胞区包括若干个NPN型元胞单元，所述NPN型元胞单元包括N+型衬底（3）、位于N+型衬底（3）背面的金属层（1）及位于N+型衬底（3）正面的N-型第一衬底子层（4），在所述N-型第一衬底子层（4）内设有P型基区（5），在P型基区（5）上覆盖有基区金属层（11）；在所述P型基区（5）内设有N+发射区（6），在N+发射区（6）上方盖有发射区金属层（7），其特征在于，在N+发射区（6）四周设有N+型环（10）；在P型基区（5）的四周设有P+增压环（9）；所述N-型第一衬底子层（4）上方覆盖有绝缘介质层（8），所述绝缘介质层（8）从下到上依次为磷硅玻璃（81）、二氧化硅（82）和氮化硅（83），所述绝缘介...

【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