[实用新型]L波段硅脉冲功率晶体管

说明书

本实用新型是一种应用于微波L波段的硅脉冲功率晶体管，属于晶体管制造的技术领域。就硅器件而言，一般认为器件结温每降低10℃，工作寿命可提高近一倍。因此降低器件工作结温是提高微波功率管工作寿命的关键。另一方面，微波功率器件由于有源区面积大、工作时功率密度高，热电反馈效应易造成芯片局部区域电流集中，形成热斑，严重危及功率管的安全工作。消除热斑，降低器件峰值结温，避免或减小电流集中的有效措施是采用发射极镇流电阻。目前通常采用镍铬电阻、扩散电阻和多晶硅电阻作镇流电阻，然而进一步的研究表明上述三种镇流电阻方法均有不足。例如镍铬电阻容易发生“起皮”、断裂或烧毁。扩散电阻通常是制作在发射极条的根部，无法实现对整个发射区处处镇流，而多晶硅电阻虽可实现处处垂直镇流，但多晶硅电阻在器件使用温度范围里未能实现出良好的正温度效应，镇流效果不够理想。

本实用新型的发明目的就是提供一种器件工作结温低、工作寿命长、实现对发射极电流双镇流效果的L波段硅脉冲功率晶体管。

本实用新型的技术方案是采用多晶硅发射极复盖树枝状的双镇流结构，采用多晶硅发射极复盖树枝状的双镇流结构，其中发射极E支条为复盖树枝状，在发射极E支条的上面整个复盖有多晶硅电阻层，在多晶硅电阻层的上面整个复盖了发射极金属条，在发射极金属条的根部设有硼扩散电阻，金属发射极位于硼扩散电阻的上方，金属基极位于发射极E支条的外侧。多晶硅电阻层的厚度为1～1.5微米。硼扩散电阻的电阻值为20Ω/□，整个器件的多晶硅电阻值与硼扩散电阻值的比值为1/3～1/4。

本实用新型的优点在于

1．采用这种结构，器件具有良好的热稳定性，扩散电阻镇流可以均衡不同金属发射极条之间的电流，而多晶硅电阻镇流主要对流入相同金属发射极条，到不同细E支条的电流进行第二次调节，使电流流经各细E支条上更为均匀。实验表明，芯片表面峰值结温有较大下降，表面温度差减小，器件热阻减小，器件预期的工作寿命将会较大提高。

2．双镇流电阻的温度性能很好，克服了只用多晶硅电阻温度性能不好的缺点。当温度升高时，由于扩散电阻正电阻温度系数，扩散电阻在增大，起到额外增大抑制发射极电流增加的作用。

3．本结构具有很大的图形优值，一般复盖式或树枝状结构，其器件的图形优值在L_E/A_B=2000～3000cm^-1之间，而本器件结构图形优值可达4000cm^-1，因而利用本结构可以研制出500MH₂～3000MH₂之间的高增益高可靠性的硅微波大功率晶体管。

4．实验证明采用本结构研制的微波大功率管具有高的抗失配、抗烧毁能力。

图1是本实用新型的结构示意图。其中有硼扩散电阻1、发射极金属条2、多晶硅电阻层3、发射极E支条4、金属发射极5、金属基极6。

本实用新型的实施方案如下：

1．多晶硅发射极复盖树枝状结构

在发射极金属层下面有一层多晶硅电阻层，控制多晶硅电阻率在0.2Ωcm左右，厚度1～1.5μm，就可实现多晶硅电阻垂直镇流。整个发射极树枝状支条均在金属发射极条下面，形成复盖树枝状结构，实现发射极处处镇流。

2．双镇流结构

在发射极金属条的根部引入硼扩散电阻，组成以扩散电阻为主的复合镇流电阻，使整个复合镇流电阻呈现正电阻温度系数，硼扩散电阻的方块电阻为20Ω/□，整个器件的多晶硅电阻与硼扩散电阻值两者的比值在1/3至1/4之间，多晶硅电阻应满足R_多晶≥r_b/h(式中r_b为器件内基极电阻，h为高频电流增益)。发射极电流先经过扩散电阻镇流再经过多晶硅电阻镇流，最后流入发射区。

根据以上所述便可组成本实用新型。