專利名稱:全溫區(qū)工作的硅晶體管的制造技術(shù)的制作方法
這是一種可在低溫和高溫環(huán)境中工作的硅晶體管的制造技術(shù)。用它制作出來的硅晶體管，具有電參數(shù)隨溫度變化很小的溫度高穩(wěn)定性，可在-65℃～+200℃之間的環(huán)境中正常工作。
本發(fā)明所用的制造晶體管的工藝方法是普通的硅平面工藝，也可以含有離子注入或臺(tái)面腐蝕的加工步驟。
本發(fā)明的特征在于，它是利用基區(qū)形成過程中局部掩蔽的方法把雙極晶體管的基區(qū)在發(fā)射區(qū)下面斷開一定寬度，以形成結(jié)型場效應(yīng)晶體管的溝道區(qū)，其寬度H可在1～2微米之間，溝道區(qū)的數(shù)量可為一條或多條，這就構(gòu)成了以發(fā)射區(qū)為源、以基區(qū)為柵、以集電區(qū)為漏的垂直溝道常截止型結(jié)型場效應(yīng)晶體管(也被稱作垂直溝道增強(qiáng)型結(jié)型場效應(yīng)晶體管、耗盡基區(qū)晶體管等);同時(shí)，雙極晶體管發(fā)射區(qū)的總表面面積與它下面的溝道區(qū)的總條長之比在4～100微米之間。這樣，就構(gòu)成了一個(gè)由常截止型結(jié)型場效應(yīng)晶體管和雙極晶體管按一定比例混合為一體的一種新型結(jié)構(gòu)的晶體管，可命其名為溝道基區(qū)晶體管。其中，場效應(yīng)晶體管的源區(qū)與雙極晶體管的發(fā)射區(qū)共用一個(gè)區(qū)，漏區(qū)與集電區(qū)共用一個(gè)區(qū)，柵區(qū)與基區(qū)共用一個(gè)區(qū)，而溝道區(qū)與基區(qū)是交錯(cuò)排列的。它既可以制成npn型的，也可以制成pnp型的。由于它同時(shí)具備了場效應(yīng)晶體管和雙極晶體管的成份，就可以利用常截止型結(jié)型場效應(yīng)晶體管共源電流放大倍數(shù)隨溫度升高而減小的特點(diǎn)來抵償雙極晶體管共發(fā)射極電流放大倍數(shù)隨溫度升高而急劇增長的不良性能，從而獲得了電流放大倍數(shù)隨溫度變化很小的具有高溫度穩(wěn)定性能的全溫區(qū)硅晶體管。
利用本發(fā)明所制出的全溫區(qū)工作的硅晶體管是常截止型(或稱增強(qiáng)型)器件，除具有更好的溫度性能外，其一般電特性和在電路中的使用方法與雙極晶體管相同，可以直接取代雙極晶體管用于放大、振蕩、開關(guān)等各種電路中，而不須對(duì)電路作任何修改。
經(jīng)試驗(yàn)，利用本發(fā)明所制造的全溫區(qū)晶體管在-65℃～+200℃的環(huán)境中工作正常、性能穩(wěn)定，高溫反向穿透電流很小，電流放大倍數(shù)隨溫度的變化很小，以環(huán)境溫度T時(shí)相對(duì)于25℃時(shí)共發(fā)射極電流放大系數(shù)hFE的相對(duì)變化量的絕對(duì)值｜〔hFE(T)-hFE(25℃)〕/hFE(25℃)｜來表示，-65℃和+200℃時(shí)其值約在30%左右。因而，除一般應(yīng)用外，它尤其適用于一般雙極晶體管難以勝任的環(huán)境溫度變化很大的電子設(shè)備中，如石油測(cè)井儀器和地下能源探測(cè)儀器、飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行監(jiān)測(cè)控制電路、飛機(jī)機(jī)載電子設(shè)備、導(dǎo)彈制導(dǎo)電路、我國北方野外工作軍事裝備、高空探測(cè)儀器等。
實(shí)施例在溝道寬度為1微米左右、基區(qū)擴(kuò)散層薄層電阻率為100歐姆/每方左右、發(fā)射區(qū)擴(kuò)散層薄層電阻率為7歐姆/每方左右、基區(qū)寬度為1.5微米左右的結(jié)構(gòu)參數(shù)下制得的全溫區(qū)晶體管，按部頒3DG102規(guī)范，在常溫下測(cè)得的典型參數(shù)值為BVcbo80伏左右BVceo50伏左右BVebo8伏左右hFE70左右Vces0.15伏左右fT150MHz左右溫度性能為
+200℃時(shí)反向穿透電流Iceo一般為10微安左右+200℃時(shí)電流放大系數(shù)相對(duì)變化率25%左右-55℃時(shí)電流放大系數(shù)相對(duì)變化率-27%左右-65℃時(shí)電流放大系數(shù)相對(duì)變化率-31%左右

附圖名稱全溫區(qū)晶體管剖面圖1-n型半導(dǎo)體，發(fā)射區(qū)(或源區(qū));
2-p型半導(dǎo)體，基區(qū)(或柵區(qū));
3-n型半導(dǎo)體，集電區(qū)(或漏區(qū));
4-垂直溝道場效應(yīng)晶體管的溝道區(qū);
5-發(fā)射區(qū)金屬化引線;
6-基區(qū)金屬化引線;
7-柵-溝道pn結(jié)的耗盡層。
以上是對(duì)npn型管的。若為pnp型管，則所有半導(dǎo)體區(qū)域的導(dǎo)電型號(hào)與前面所標(biāo)型號(hào)相反。
參考文獻(xiàn)Hiroshi Iwasaki，Osamu Ozawa and Yoshitaka Sasak，“A Depleted Base Transistor，”Proceeding of the 9th Conf.on Solid State Devices，Tokyo，1977;Japanese Journal of Applied Physics，Volume 17(1978)Supplement 17-1 pp.245-251.
權(quán)利要求
1.一種可在全溫區(qū)(-65℃～+200℃)環(huán)境中工作的硅晶體管的制造技術(shù)，其特征在于，把雙極晶體管的基區(qū)從發(fā)射區(qū)下面斷開一定寬度以形成結(jié)型場效應(yīng)晶體管的溝道區(qū)即可。每個(gè)發(fā)射區(qū)下面的溝道區(qū)數(shù)量可以是一條或多條。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1的技術(shù)，其中所說的溝道區(qū)，其特征在于，它的寬度可在1～2微米之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1，2的技術(shù)，其中所說的雙極晶體管的發(fā)射區(qū)，其特征在于，它的總表面面積與它下面的溝道區(qū)的總條長之比可在4～100微米之間。
專利摘要
這是一種可在全溫區(qū)工作的硅晶體管的制造技術(shù)，據(jù)此制出的晶體管電流放大倍數(shù)隨溫度變化很小，可在-65℃～+200℃范圍內(nèi)正常工作。它是一種由常截止型結(jié)型場效應(yīng)晶體管和雙極晶體管混合為一體的新型晶體管。其很寬溫度變化范圍內(nèi)的高溫度穩(wěn)定性是通過把雙極晶體管的基區(qū)從發(fā)射區(qū)下面斷開以形成一個(gè)場效應(yīng)晶體管的溝道區(qū)來達(dá)到的。它可在廣泛領(lǐng)域內(nèi)取代雙極晶體管使用而不必對(duì)電路作任何修改，尤其適用于環(huán)境溫度變化大的用途中。
文檔編號(hào)H01L21/02GK85104089SQ85104089
公開日1986年1月10日 申請(qǐng)日期1985年5月29日
發(fā)明者亢寶位, 仲玉林 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué), 遼寧大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan