[实用新型]硅PNP型高频小功率晶体管

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种高频晶体管，具体地，涉及一种硅PNP型高频小功率晶体管，其属于半导体硅PNP高频小功率管领域。

背景技术

高频晶体管主要指特征频率大于3MHZ的晶体管，其有两大类型：一类是用作小信号放大的高频小功率管；另一类为高频功率管，其在高频工作时允许有较大管耗，且输出功率较大。此外，晶体管的耗散功率也称集电极最大允许耗散功率P_CM，其主要是指晶体管参数变化不超过规定允许值时的最大集电极耗散功率，通常将耗散功率P_CM小于1W的晶体管称为小功率晶体管，P_CM等于或大于1W、小于5W的晶体管被称为中功率晶体管，而将P_CM等于或大于5W的晶体管称为大功率晶体管。

半导体硅PNP型高频小功率晶体管的制造基本已趋于成熟，特别是近几年来随着半导体制造技术的发展，工艺设备的不断更新，硅材料片的面积愈来愈大，从4英寸、5英寸、6英寸、8英寸乃至12英寸等，生产效率和产量不断提高，而成品率也相应地提高。由于技术的提高，单个管芯的面积在保证原性能指标的前提下也愈来愈小。

一般而言，在生产硅PNP高频小功率晶体管时，其衬底硅片采用的是掺硼的P型硅单晶片，该硅单晶片材料电阻率一般是在0.02欧姆-厘米以下，其硼原子的掺杂浓度在5×10¹⁸原子每立方厘米以上，这是属于掺杂浓度比较高的一种材料。同时，在硅PNP高频小功率晶体管的背面一般需要蒸镀(即真空蒸镀工艺)有金的金属层，因为金具有可焊性好、不易氧化、性能稳定等特点，其通常是作为半导体芯片在组装装配时的焊接层而设计加工的。

此外，金原子在半导体硅中的另一方面特点是在硅中的能级接近禁带中部的深能级，具有复合中心的作用，这种复合中心能减少基区的少子(即少数载流子)的寿命，使器件的开关速度加快或工作频率提高，因此，半导体的快速开关器件和高频器件在硅片的背面通常蒸镀或溅镀一层金，再用适当的高温退火处理使金扩散到硅片的内部，达到设计和使用的目的。

但是，金在半导体内的还有另一性质，即金的掺入会引起半导体硅(无论是P型硅还是N型硅)电阻率的变化，且半导体硅的初始电阻率和金的浓度愈高，则硅片的电阻率会变得愈高。换句话说，当金的浓度比半导体施主或受主的掺杂浓度小很多时，金原子对电阻率的影响可以忽略；但是当金的浓度与杂质浓度可以相比拟时，则发生载流子在金原子的深能级上的复合，这些深能级中的每个能级将从N型半导体的导带中或从P型半导体的价带中夺走一个多数载流子，因此半导体中的多数载流子浓度会变小，这会导致电阻率提高。材料电阻率的变高势必影响晶体管的电性能参数，如饱和压降升高，这对于晶体管是非常不理想的，其已经成为高频小功率管领域的一个比较难于解决的技术问题。

有鉴于现有技术的上述缺陷，需要一种新型的硅PNP型高频小功率晶体管。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种新型的硅PNP型高频小功率晶体管，以克服现有技术的上述缺陷，该高频小功率晶体管不但工作频率高，而且能够有效地降低饱和压降。

上述目的通过如下技术方案实现：硅PNP型高频小功率晶体管，包括P型衬底硅片，其中，该P型衬底硅片的外表面设有由三族元素中的任一种元素与金形成的合金复合层。

优选地，所述三族元素为镓，所述P型衬底硅片的外表面设有金镓合金复合层。

优选地，所述金镓合金复合层通过蒸镀或溅镀工艺形成在所述P型衬底硅片的外表面。

优选地，所述金镓合金复合层在所述P型衬底硅片外表面的厚度为1至2微米，并且该金镓合金复合层扩散到所述P型衬底硅片内的深度为0.3至1微米。

通过本实用新型的上述技术方案，所述硅PNP型高频小功率晶体管按一定比例的三族元素中的任一种(例如镓)掺入纯金替代原来的背金(即背面金属化)，使得合金复合层达到一定的厚度和金层总量的要求，并对P型衬底硅片的背面(即外表面)有一定深度的渗入。实验证实，本实用新型的硅PNP型高频小功率晶体管有利于成品芯片在封装过程中提高可焊性、降低硅PNP高频小功率晶体管的饱和压降、降低饱和压降的变化率，提高晶体管性能参数的稳定性。

附图说明

图1为本实用新型具体实施方式的硅PNP型高频小功率晶体管的主视示意图；

图2为本实用新型具体实施方式的高频小功率晶体管沿图1中的A-A线的剖面图；

图3至图6为本实用新型具体实施方式的高频小功率晶体管的饱和压降Vce(sat)的变化率随蒸镀合金中镓含量的变化而变化的数据曲线示意图；