双极型高反压功率晶体管的制作方法

本实用新型涉及半导体功率器件，特别涉及一种双极型高反压功率晶体管。

背景技术：

晶体管由半导体材料组成，晶体管基于输入的电流或电压，改变输出端的阻抗，从而控制通过输出端的电流，并且晶体管输出信号的功率可以大于输入信号的功率，因此晶体管可以作为电流开关或作为电子放大器。在不同的应用场景下，对功率管的性能有不同的要求。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种双极型高反压功率晶体管，本实用新型的双极型高反压功率晶体管V_CBO、V_CEO高，集电极电流I_C大，集电极管耗小。

为实现上述技术目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种双极型高反压功率晶体管，硅晶片尺寸为10.0mm×8.0mm，低掺杂N型硅的集电区上设有高掺杂P型硅的基区，基区上设有高掺杂N型硅的发射区，所述发射区为若干等距离间隔排列的柱状发射区，每个所述柱状发射区上设有发射区引线孔，发射区引线由发射极金属化电极条连接至发射极电极；每个所述柱状发射区四角基区上设有基区引线孔，基极引线由基极金属化电极条连接至基极电极；基极金属化电极条和发射极金属化电极条之间通过绝缘槽分隔开；所述低掺杂N型硅的集电区上，高掺杂的P型基区外围处设有保护环结构，所述低掺杂N型硅的集电区、保护环、高掺杂N型硅的发射区、高掺杂P型硅的基区上设有石墨烯层；所述石墨烯层、高掺杂N型硅的发射区、高掺杂P型硅的基区上沉积阳极金属；低掺杂N型硅的集电区背面沉积阴极金属。本实用新型选用石墨烯材料，石墨烯单向传导能力强，反向保护效果好，在导电性能和能耗方面均优于硅晶体管原件，可以减少管耗。

作为本实用新型的进一步优选，所述低掺杂N型硅的集电区上，高掺杂的P型基区外围处设有四个保护环结构，最外围为高掺杂N型硅保护环，高掺杂N型硅保护环和高掺杂的P型基区之间设有三个高掺杂P型硅保护环，四个保护环结构从外到内依次为高掺杂N型硅的第一保护环、高掺杂P型硅的第二保护环、高掺杂P型硅的第三保护环和高掺杂P型硅的第四保护环。

优选的，所述保护环结构宽度为444μm，高掺杂P型硅的保护环宽度为13μm，深度为150μm，高掺杂N型硅保护环深度为28μm；第一保护环、第二保护环、第三保护环、第四保护环和高掺杂的P型硅基区的横向距离依次为125μm、80μm、75μm、70μm。

作为本实用新型的进一步优选，所述发射区引线孔为直径为46μm的圆孔，基区引线孔为直径为36μm的圆孔；相邻两个发射区引线孔的中心距为200μm，发射区金属化电极条宽度为112μm，基区金属化电极条宽度为62μm。

作为本实用新型的进一步优选，所述绝缘槽的宽度为13μm。

作为本实用新型的进一步优选，所述低掺杂N型硅的集电区电阻率为100Ω·cm。

作为本实用新型的进一步优选，所述石墨烯层、高掺杂N型硅的发射区、高掺杂P型硅的基区上沉积金属Al作为阳极，低掺杂N型硅的集电区背面沉积金属Ag作为阴极；阳极金属和阴极金属外设有保护膜。

作为本实用新型的进一步优选，阳极Al金属层沉积厚度为4μm，阴极Ag金属层沉积厚度为0.685μm。

本实用新型的高反压功率晶体管V_CBO、V_CEO高，集电极电流I_C大，集电极管耗小。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的芯片平面结构示意图；

图2为本实用新型实施例1的芯片晶格单元平面结构示意图；

图3为本实用新型晶体管外围保护环结构示意图；

其中，图中涉及的数值单位为μm。

具体实施方式

如图1、图2、图3所示的双极型高反压功率晶体管，硅晶片尺寸为10.0mm×8.0mm，晶格单元数目为1284个。在电阻率为100Ω·cm的低掺杂N型硅的集电区1上设有高掺杂P型硅的基区2，基区2上设有高掺杂N型硅的发射区3，所述发射区3由若干等距离间隔排列的柱状发射区31组成，每个所述柱状发射区31上设有发射区引线孔32，发射区引线由发射极金属化电极条4a、4b连接至发射极电极5a、5b；每个所述柱状发射区31四角基区2上设有基区引线孔21，基极引线由基极金属化电极条4c连接至基极电极5c；基极金属化电极条4c和发射极金属化电极条4a、4b之间通过宽度为13μm的绝缘槽6分隔开；所述低掺杂N型硅的集电区1上，高掺杂的P型基区2外围处设有保护环7结构，所述低掺杂N型硅的集电区1上，高掺杂的P型基区2外围处设有四个保护环结构，最外围为高掺杂N型硅保护环，高掺杂N型硅保护环和高掺杂的P型基区之间设有三个高掺杂P型硅保护环，四个保护环结构从外到内依次为高掺杂N型硅的第一保护环71、高掺杂P型硅的第二保护环72、高掺杂P型硅的第三保护环73和高掺杂P型硅的第四保护环74。所述低掺杂N型硅的集电区1、保护环7、高掺杂N型硅的发射区3、高掺杂P型硅的基区2上设有石墨烯层8；所述石墨烯层8、高掺杂N型硅的发射区3、高掺杂P型硅的基区2上沉积阳极金属5；低掺杂N型硅的集电区背面沉积阴极金属9；所述石墨烯层8、高掺杂N型硅的发射区3、高掺杂P型硅的基区2上沉积金属Al作为阳极5，低掺杂N型硅的集电区背面沉积金属Ag作为阴极9；阳极金属Al和阴极金属Ag外设有保护膜10。

本实施例中，所述保护环7结构总宽度为444μm，高掺杂P型硅的保护环宽度为13μm，深度为150μm，高掺杂N型硅保护环深度为28μm；第一保护环71、第二保护环72、第三保护环73、第四保护环74和高掺杂的P型硅基区2的横向距离依次为125μm、80μm、75μm、70μm。所述发射区引线孔32为直径为46μm的圆孔，基区引线孔21为直径为36μm的圆孔，相邻两个发射区引线孔32的中心距为200μm，发射区金属化电极条4a、4b宽度为112μm，基区金属化电极条4c宽度为62μm。阳极Al金属层沉积厚度为4μm，阴极Ag金属层沉积厚度为0.685μm。

本实施例的高反压功率晶体管，V_CBO=1730V，V_CEO=1000V，I_C=25A，集电极管耗210W，结温150℃，操作和贮存温度范围-55~+150℃。