Составной транзистор Советский патент 1987 года по МПК H01L27/08 

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано при конструировании монолитных составных транзисторов. Составные транзисторы, выполненные преимущественно по схеме Дарлингтона обладают высоким усилением по току в схеме с общим эмиттером и находят все более широкое применение в усилителях, стабилизированных источниках питания, переключающихся схемах, устройствах управления и автоматики, поскольку позволяют значительно уп ростить конструкцию транзисторных блоков, увеличить надежность аппаратуры, уменьшить ее вес, габариты и стоимость. Монолитные составные транзисторы типа КТ827, КТ829 вьшолнены по двухкаскадной схеме Дарлингтона, в каждом каскаде которой содержится по одному транзистору. Транзисторы первого и второго каскадов и их монтажные контакты, представляющие собой площадки металлизахщи, предназначенные для присоединения к металлизации транзис тора монтажных проволочных выводов, расположены в противоположных углах структуры, а изоляция базовых областей, входящих в структзфу транзисторов, осуществлена глубокими канавками . Изолядая канавками обладает существенным недостатком, а именно при водит к увеличению обратных токов транзисторов из-за ёозникногения неконтролируемых загрязнений, выходящих на стенки канавок р - п-переходов. Асимметричное относительно центра структуры расположение входящих в структуру транзисторов приводит к неравномерному распределению плотности тока, вьзделяемого при функционировании тепла по структуре, а cheдовательно, к низкой тепловой устойчивости составного транзистора. Асим метричное относительно центра структуры расположение монтажных контактов приводит к необходимости строго ориентированной посадки кристалла составного транзистора в корпус, что повышает трудоемкость монтажа.

Исключить влияние загрязнений поверхности кристалла на параметры и тем самым значительно снизить уровень обратных токов позволяет конструкция планарного составного транзистора, у которого выходящие на планерную поНа фиг.1 изображен составной транзистор, вертикальньй разрез; на фиг.2то же, вид сверху; на фиг.З - электрическая схема составного транзис- тора. верхность кристалла р - п-переходы запцлцены окислом. Наиболее близким к изобретению является составной транзистор, состоящий из двух каскадов, соединенных преимущественно по схеме Дарлингтона, вьшолненный на кремниевой подложке, являющейся общим коллектором, и имеющий полупроводниковые слои базы и эмиттера, токоподводящие и монтажн1ые контакты. Размещение входящих в структуру транзисторов на общем базовом слое приводит к увеличению паразитной емкости коллектора составного транзистора, что является недостатком известного составного транзистора. Асимметрия входящих в структуру транзисторов относительно центра приводит к снижению тепловой устойчивости, а асимм«гтрия контактов - к высокой трудоемкости монтажа составного транзистора н корпусе. Цель изобретения - уменьшение паразитной емкости, повьш1ение тепловой устойчивости, производительности монтажа и повышение компактности структуры. Поставленная цель достигается тем, что в составном транзисторе, состоя:щем из двух каскадов, соединенных преимущественно по схеме Дарлингтона, выполненном на кремниевой подложке, являющейся общим коллектором, и имеквцем полупроводниковые слои базы и эмиттера, токоподводящие и монтажнь::е контакты, каскады выполнены из параллельно соединенных и симметрично расположенных транзисторов в направлеНИИ, от периферии к центру структуры, причем монтажные контакты базы первого каскада расположены симметрично по периферии, а монтажный контакт эмиттера второго каскада расположен центре структуры, базовые слои входящих в структуру транзисторов обоих каскадов изолированы между собой выходящими на поверхность участками коллекторного слоя; кроме того, базовые слои транзисторов первого каскада выполнены в виде дуг, а базовые слои транзисторов второго каскада в виде секторов. На полупроводниковой пластине 1, например, из кремния п -типа проводимости, сформирован опитаксиальный слой 2 коллектора, например, из кремния п-типа, в котором сформированы слои 3 базы, например, р-типа проводимости.. В слоях 3 базы сформированы слои ч эмиттера, например, п -типа проводимости. Поверхности слоя 2 коллектора,,слоя 3 базы и слоя 4 эмитте ра покрыты изолирующим слоем 5, Выхо дящие на поверхность р - п-переходы эмиттера и коллектора находятся под изолирующим слоем 5. Через окна в изолирующем слое 5 к полупроводниковым слоям 3 и 4 присоединены токопод водящие контакты 6-8, выполненные. например, из алюминия. Планарный составной транзистор состоит из нескольких каскадов, например двух, соединенных преимущественно по схеме Дарлингтона. Первый каскад выполнен из параллельно соеди ненных транзисторов 9-12, токопрдводящие контакты 6 которых к базовому слою 3 соединены одним и тем же токо проводящим слоем с монтажными контак тами 13-16 базы транзисторов первого каскада. Второй каскад выполнен из параллельно соединенных транзисторов 1720, токоподводящие контакты 7 которы к эмиттерным слоям соединены одним и тем же токопроводящим слоем с монтаж ным контактом 21 эмиттера транзисторов последнего каскада. Электрическая схема планарного составного тран зистора показана на фиг.З. Базовый ВХОД 22 составного транзистора электрически параллельно соединен с базами транзисторов 9-12 первого каскада, эмиттеры которых параллельно соединены между собой и последовательно с базами транзисторов 17-20 второго каскада. Эмиттеры транзисторов 17-20 второго каскада соединены эмиттерным входом 2S составного транзистора. Коллектор 24 составного транзистора, как видно из схемы, является общим для всех входящих в структуру транзисторов . Структура планарного составного транзистора может включать и дополнительные элементы, например шун тирующие сопротивления между базой и эмиттером, входящими в структуру транзисторов, а также предохранительный диод между коллектором и эмиттером. 95 04 Все транзисторы 9-12 и 17-20, входяпще в структуру, расположены симметрично относительно центра структуры, что обеспечивает равномерное распределение плотности тока по структуре и повьшает тепловую устойчивость составного транзистора. Транзисторы разных каскадов в схеме Дарлингтона соединены токоподводящими контактами 8 так, что эмиттерные слои 4 транзисторов предыдущего каскада, например транзисторов 9-12 первого каскада, соединены с базовыми слоями 3 транзисторов последующего каскада, например транзисторов 17-20 второго каскада. Включение транзисторов осуществлено в направлении от периферии к центру структуры так, что монтажные контакты 13-16 базы транзисторов первого каскада расположены симметрично по периферии структуры, а монтажный контакт эмиттера транзисторов последнего каскада расположен в центре структуры, например, как показано на фиг.2. Такое расположение монтажных контактов позволяет осуществить безориентированную посадку кристалла составного транзистора в корпусе, поскольку любой разворот структуры в плоскости относительно корпуса позволяет легко осуществить соединение проволочных выводов с расположенным в центре структуры монтажным контактом эмиттера транзисторов последнего каскада и с одним из нескольких, наиболее благоприятно расположенным монтажным контактом базы : т эанзисторов первого каскада, что позволяет повысить производительность монтажа составного транзистора в корпусе. Базовые слои 3 входящих в структуру транзисторов 9-12 и 17-20, обозначенных на фиг.2 пунктирной линией, изолированы между собой выходящим между ними на гговерхность слоем 2 коллектора, напри 1ер, как показано на фиг.1, что позволяет получить минимально возможную паразитную емкость коллектора при заданном уровне электрических параметров составного транзистора. Для более компактного размещения транзисторов по площади структуры базовые слои 3 транзисторов 9.-12 первого каскада выполнены в плане в виде дуг, охватываюш х базовые слои 3 транзисторов 1720. последнего каскада, которые выполнены в виде секторов. Пример . На кремниевой пластине толщиной 320 ьжм п -типа проводимости с удельным сопротивлением р 0,01 Ом-см сформирован эпитаксиальный высокоомный слой коллектора п-типа монтажными контактами базы, выполненными из того же слоя алюминия. Монтажные контакты базы расположены по углам структуры и имеют размеры в направлении по диагонали струк туры 240 мкм, что позволяет применять при монтаже проволоку диаметром 80-100 мкм. Токоподводящие контакты эмиттера второго каскада соединены с одним монтажным контактом эмиттера расположенным в центре структуры и имеющим размеры в поперечнике 300 мкм Составной транзистор имеет размеры структуры в плане 1,16x1,16 мм и позволяет получить на выходе максимальный ток коллектора I ц, 4 А при коэффициенте усиления по току в схеме с общим эмиттером Н 750-2000. Емкость коллектора предложенного составного транзистора не бЬлее 50 пФ и предельная частота усиления по току в схеме с общим эмиттером f 250 МГц, что примерно на 25% выше, чем у известных. Симметричное расположение входящих в структуру транзисторов и достигаемое этим равномерное, распределение плотности тока по структуре позволяют повысить устойчивость к тепловому или вторичному пробою, получить при толщине активной базы 11,5 мкм пробивные напряжения на уровне 60-100 В. Четьфе базовых монтажных контакта по углам и один эмиттерный монтажный контакт в центре структуры позволяют снизить трудоемкость монтажа примерно .на 20% за счет безорйентированной посадки кристалла в корпус , Таким образом, конструкция составного транзистора позволяет получить низкий уровень емкости, повысить тепловую устойчивость и производитель.ность монтажа.

гг

фш.3

1. СОСТАВНОЙ ТРАНЗИСТОР, состоящий из двух каскадов, соединенных преимущественно по схеме Дарлингтона, вьшолненный на кремниевой подложке, являющейся общим коллектором, имеющий полупроводниковые слои базы И- эмиттера, токоподводящие и монтажные контакты, отличающийся тем, что, с целью уменьшения паразитной емкости, повьшения тепловой устойчивости и производительности монтажа, :каскады вьшолнены из параллельно соединенных и симметрично расположенных транзисторов в направлении от перифег рки к центру структуры, при этом монтажные контакты базы первого каскада расположены симметрично по периферии, а монтажный контакт эмиттера второго каскада расположен в центре структуры, базовые слои входящих в .структуру транзисторов обоих каскадов изолированы между собой выходящими на поверхность участками коллекторного слоя. 2. Транзистор по п.1,отличаю щ и и с я тем, что, с целью повышения компактности, базовые слоитранзисторов первого каскада выполне- Q ;ны в виде дуг, а базовые слои тран- (Л зисторов второго каскада - в виде секторов . D сл ч 05 со