Мощная полупроводниковая структура

Полезная модель относится к полупроводниковой электронике и может быть применена в конструкциях мощных полупроводниковых приборов. Технический результат заключается в увеличении отношения выходной мощности полупроводниковой структуры к ее площади. Мощная полупроводниковая структура содержит область первого типа проводимости в форме непрямоугольного параллелограмма с отношением длин сторон не менее 2,5:1 в пределах области второго типа проводимости.

Полезная модель относится к полупроводниковой электронике и может быть применена в конструкциях мощных полупроводниковых приборов.

Известна мощная полупроводниковая структура, включающая в себя область одного типа проводимости, в пределах которой находится область второго типа проводимости площадью S (Батушев В.А. Электронные приборы. - М.: Высш. школа, 1980. - С.57, 96-97.).

Недостатком такой полупроводниковой структуры является большая величина отношения предельно допустимой рабочей температуры T_пред к рассеиваемой тепловой мощности P_рас, что ограничивает достижение максимальной для данной площади S выходной электрической мощности структуры P_вых=·P_рас, связанной с выделяемой тепловой мощностью некоторым коэффициентом пропорциональности (Проектирование и технология производства мощных СВЧ-транзисторов /В.И. Никишин, Б.К. Петров, В.Ф. Сыноров и др. - М.: Радио и связь, 1989. - С.61-74, 83-84.).

Известно изобретение (US 5763914, МПК H01L 29/06; H01L 29/40; H01L 29/78, 1998), которое относится к топологии МОП-транзистора, где плотность упаковки увеличивается за счет использования ячеек транзистора формы неортогонального параллелограмма с усеченным или скругленным острым углом, причем при увеличении плотность упаковки ширина канала остается той же.

Наиболее близкой по совокупности признаков является мощная полупроводниковая структура, область второго типа проводимости которой представляет собой прямоугольник с длинами большой и малой сторон a и b соответственно, причем a>>b (Конструирование и технология микросхем/ Коледов Л.А., Волков В.А., Докучаев Н.И. и др. Под ред. Л.А. Коледова - С.174). Это позволяет удалить часть парциальных источников тепла от центральной области структуры на ее периферию и тем самым повысить величины P_рас и P_вых, при которых достигается значение T_пред, тем больше, чем больше отношение периметра П области второго типа проводимости к ее площади S (Захаров А.Л., Асвадурова Е.И. Расчет тепловых параметров полупроводниковых приборов: Метод эквивалентов. - М.: Радио и связь, 1983. - С.86-94.).

Увеличение максимального линейного размера полупроводникового кристалла l>a, при неизменном его минимальном размере db+2, где - определяемое технологией резки пластины расстояние от края полупроводниковой структуры до края кристалла, приводит к увеличению брака при резке пластин на кристаллы и монтаже кристаллов в корпуса полупроводниковых приборов и ограничивает дальнейшее увеличение отношения П/S, тем самым - увеличение P_вых .

Полезная модель предназначена для увеличения максимальной тепловой мощности, рассеиваемой полупроводниковой структурой. Технический результат заключается в увеличении отношения выходной мощности полупроводниковой структуры к ее площади.

Технический результат достигается тем, что в известной мощной полупроводниковой структуре, содержащей область первого типа проводимости в форме параллелограмма в пределах области второго типа проводимости, согласно изобретению, параллелограмм является непрямоугольным с отношением длин сторон не менее 2,5:1.

Получаемый при ее осуществлении технический результат, а именно, увеличение отношения выходной мощности полупроводниковой структуры к ее площади, достигается за счет того, что непрямоугольный параллелограмм с основанием a и высотой b обладает большим периметром, чем его прямоугольник со сторонами a и b, т.е. с той же площадью S=a·b. Это позволяет в большей степени отдалить парциальные источники тепла от обладающего максимальной температурой T _макс геометрического центра активной области полупроводниковой структуры, совпадающей с областью второго типа проводимости, и за счет этого уменьшить T_макс. Повышение T_макс до значения T_пред достигается путем увеличения P _рас (Захаров А.Л., Асвадурова Е.И. Расчет тепловых параметров полупроводниковых приборов: Метод эквивалентов. - М.: Радио и связь, 1983. - С.29-31.) и, соответственно, P_вых.

На фиг.1 изображена заявляемая мощная полупроводниковая структура, вид сверху.

Мощная полупроводниковая структура включает в себя область первого типа проводимости 1 и сформированную внутри нее область второго типа проводимости 2 в форме непрямоугольного параллелограмма с длиной основания b, высотой h и длиной боковой стороны a', расположенные на полупроводниковом кристалле 3. Штрих-пунктирной линией показан соединяющий середины оснований отрезок OO', посередине которого расположен геометрический центр параллелограмма G. Пунктирной линией изображен прямоугольник с длиной большой стороны a=h, построенный на основании параллелограмма, в центре которого расположен квадрат со стороной b.

Как видно из фиг.1, для области второго типа проводимости в форме непрямоугольного параллелограмма в сравнении с прямоугольным параллелограммом той же площади S=a·b имеет место перенос участков 4 и 5 с парциальными источниками тепла к периферии области, что приводит к уменьшению максимальной температуры полупроводниковой структуры T_макс в точке G. Данный эффект при a=const и h=const проявляется тем сильнее, чем больше угол между отрезком OO' и высотой параллелограмма, т.е. чем больше отношение периметра параллелограмма П=2(a'+b) к его площади 5.

Восстановление значения T _макс=T_пред требует увеличения мощности, рассеиваемой парциальными источниками тепла, что приводит к увеличению выходной электрический мощности полупроводниковой структуры Р_вых .

Мощная полупроводниковая структура содержит область первого типа проводимости в форме параллелограмма в пределах области второго типа проводимости, отличающаяся тем, что параллелограмм является непрямоугольным с отношением длин сторон не менее 2,5:1.