[实用新型]一种大电流高速高可靠性NPN型功率晶体管

说明书

技术领域

本实用新型属于半导体晶体管技术领域，涉及一种开关电源用的功率晶体管，尤其是一种大电流高速高可靠性NPN型功率晶体管。

背景技术

大电流高速高可靠性NPN型功率晶体管应用范围广泛，其应用在各种家用电器和电子仪器内部的开关电源，变频电源，电解电镀电源，焊接电源，感应加热电源，充电电源，照明电源，军用电源和航空航天电源等领域，其市场前景非常广阔。这些应用中要求电流大，开关速度快，可靠性高等特点。而要实现开关速度快，则必须晶体管的频率要高，那么基区结深就要浅，但是，结深与击穿是一对矛盾体，所以要在保证击穿电压的前提下，提高晶体管的开关速度是一个难点。目前国内市场上大电流高击穿的晶体管开关速度得不到保证；而使用厂家为了保证其可靠性，一般会选择日本原装进口管，但是有的型号已经停产，没有停产的型号则价格很贵，而且供货渠道不稳定，采购周期长。因此，国内工业设备、电源生产厂家等非常期待国内的功率半导体厂家能研发生产出此类大电流高速高可靠性NPN型功率晶体管。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种大电流高速高可靠性NPN型功率晶体管，其结构简单，通过减小P型基区的结深加快晶体管的开关速度，通过增设中止环提高晶体管的耐压能力，通过减小单个晶体管的面积使电流增大，使用成本将低，安全可靠。

本实用新型采用的技术方案是：一种大电流高速高可靠性NPN型功率晶体管，包括N+型衬底，所述N+型衬底的正面设有N-型集电区，所述N+型衬底背面设有背面金属层，用于引出晶体管的集电极；所述N-型集电区中间形成有P型基区，其特征在于，所述P型基区深入到N-型集电区内，深度为10μm，所述P型基区上连接有基极金属层，用于引出晶体管的基极，所述N-型集电区边缘形成有N+型中止环，所述N+型中止环深入到N-型集电区内，所述P型基区内设有N+型发射区，所述N+型发射区周围设有N+型增阻环，所述N+型增阻环设在P型基区内，所述N+型发射区上连接有发射极金属层，用于引出晶体管的发射极；所述N-型集电区表面覆盖有氧化层，所述基极金属层和发射极金属层间通过氧化层隔离，所述氧化层上覆盖有表面钝化层，所述表面钝化层对应P型基区和N+型发射区各开一个窗口，分别用于引出基极金属层和发射极金属层。

进一步地，N+型增阻环上设有氧化层，N+型增阻环上的氧化层包裹在基极金属层内。

进一步地，所述N+型发射区、N+型增阻环和N+型中止环同时形成，且结深和掺杂浓度相同。

进一步地，所述基极金属层和发射极金属层为同一制造层。

进一步地，所述氧化层为二氧化硅层。

进一步地，所述表面钝化层为磷硅玻璃膜。

进一步地，所述基极金属层和发射极金属层的材料均为铝，所述背面金属层的材料包括银。

进一步地，所述晶体管的面积为4.15mm*4.15mm，电流为16~18A。

本实用新型的优点在于：

1） P型基区深入到N-型集电区的PN结结深为10um，较普遍14-15um的结深，结深变浅，频率达到15MHz，提高特征频率，进而减小开关时间；

2）采用N+型中止环的结构，优化了晶体管的击穿特性；

3）采用了增阻环结构，对P型基区注入电流的横向流动起阻挡作用，P型基区电流不能流向发射结表面，而是均匀地从发射结下面流过，减弱了晶体管大电流工作时的发射极电流集边效应，减小了发射结的电流集中，从而提高了产品的功率耐量，使产品具有较高的抗过热点烧毁能力；

4）晶体管的管芯面积设计为4.15mm*4.15mm，既能达到大电流，又缩小了管芯版图，降低了成本。

附图说明

图1为本实用新型的芯片等效图。

图2为本实用新型的剖面结构示意图。

附图标号说明：1-基极金属层、2-发射极金属层、3-表面钝化层层、4-氧化层、5-N+型发射区、6-N+型增阻环、7-P型基区、8-N-型集电区、9-N+型衬底、10-背面金属层及11-N+型中止环。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本实用新型作进一步说明。