[發(fā)明專利]一種具有浮置環(huán)結(jié)構(gòu)的雙極型晶體管

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210330637.8
• 申請(qǐng)日: 2012-09-09
• 公開（公告）號(hào): CN103681816A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 崔京京;張作欽
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘇州英能電子科技有限公司
• 主分類號(hào): H01L29/739
• 分類號(hào): H01L29/739;H01L29/45
• 代理公司: 北京三聚陽(yáng)光知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11250
• 代理人: 張建綱

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種雙極型晶體管，具體地說(shuō)是一種具有浮置環(huán)的平面型雙極型晶體管，屬于電力電子集成技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著電子技術(shù)的發(fā)展，電力電子技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。由于電力電子裝置的復(fù)雜性，使得它的普及和推廣存在著一定的障礙。電力電子集成可以將復(fù)雜的電力電子元件通過集成的方式設(shè)置，大大簡(jiǎn)化了電子元件的復(fù)雜性，因此國(guó)際電力電子學(xué)界普遍認(rèn)為，電力電子集成技術(shù)是解決電力電子技術(shù)發(fā)展所面臨的障礙的最有希望的出路。在電力電子集成元件中，平面型電力電子器件由于耐高壓且易于集成的特性在電力電子集成領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力。橫向雙極型晶體管（LBJT）是以兩個(gè)反向連結(jié)的PN結(jié)組成的NPN或者PNP為基本結(jié)構(gòu)，通過基集電流驅(qū)動(dòng)來(lái)獲得其開關(guān)特效的電力電子器件。橫向雙極型晶體管（LBJT）在較低的偏置電壓下可以獲得更高的電流密度，高溫性能穩(wěn)定，與絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）相比，由于IGBT中具有絕緣柵型晶體管（MOS）結(jié)構(gòu)，MOS結(jié)構(gòu)存在易氧化、穩(wěn)定性差的問題，因此橫向雙極型晶體管（LBJT）具有更好的抗氧化性和穩(wěn)定性。

無(wú)論是LBJT還是IGBT，為了保證其在電路中穩(wěn)定的工作，都需要具有較好的抗電壓擊穿性能。如中國(guó)專利文獻(xiàn)CN102610638A中公開了一種用于功率集成電路的Si-BJT器件及其制作方法，自下而上包括SiC襯底、p型緩沖層、n型集電區(qū)、p型基區(qū)、n型發(fā)射區(qū)、鈍化層、p型歐姆接觸位于p型基區(qū)的兩側(cè)、n型歐姆接觸位于n型發(fā)射區(qū)兩側(cè)、發(fā)射極位于n型發(fā)射區(qū)上、基極位于p型歐姆接觸上、集電極位于n型歐姆接觸區(qū)上，在集電區(qū)與基區(qū)界面處設(shè)有長(zhǎng)度為0.2-0.6um的保護(hù)環(huán)，在基集電極處設(shè)置有場(chǎng)板。在該技術(shù)方案中，在基區(qū)和集電區(qū)之間增加了保護(hù)環(huán)結(jié)構(gòu)，提高了基極和集電極之間的阻斷電壓，因此可以明顯的提高器件的擊穿電壓。雖然通過所述保護(hù)環(huán)減緩了空間電場(chǎng)在基極和集電極的邊界聚集，但是，容易導(dǎo)致集電極歐姆接觸區(qū)的邊緣具有過高的電場(chǎng)強(qiáng)度，這樣就制約了雙極性三極管的阻斷電壓的提高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有技術(shù)中LBJT在集電極歐姆接觸區(qū)的邊緣產(chǎn)生過高的電場(chǎng)強(qiáng)度，抑制阻斷電壓提高的技術(shù)問題，從而提供一種可以承擔(dān)更高的阻斷電壓的具有浮置環(huán)的雙極型晶體管。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種具有浮置環(huán)結(jié)構(gòu)的雙極型三極管，自下而上包括襯底、緩沖區(qū)、集電區(qū)、基區(qū)以及發(fā)射區(qū)，在所述基區(qū)和集電區(qū)的邊界處分別成形有歐姆接觸區(qū)，發(fā)射極位于所述發(fā)射區(qū)上，集電極位于所述集電區(qū)的歐姆接觸區(qū)之上，基極位于所述基區(qū)的歐姆接觸區(qū)之上，在所述集電區(qū)的歐姆接觸區(qū)周圍成形有多個(gè)浮置環(huán)，所述浮置環(huán)位于所述集電區(qū)表面，并靠近所述歐姆接觸區(qū)。

所述浮置環(huán)設(shè)置1-100個(gè)。

所述浮置環(huán)設(shè)置40個(gè)。

所述浮置環(huán)在所述集電區(qū)的歐姆接觸區(qū)周圍均勻設(shè)置。

所述浮置環(huán)與所述集電區(qū)的歐姆接觸區(qū)的距離為0.1um-10um。

所述浮置環(huán)為在所述集電區(qū)的漂移區(qū)通過離子注入并退火形成的環(huán)形浮空區(qū)域。

所述離子為硼離子、鋁離子。

在所述基區(qū)與所述集電區(qū)的邊界處也設(shè)置有浮置環(huán)。

所述襯底為P⁺碳化硅襯底，所述緩沖區(qū)為P型碳化硅外延層。

所述雙極型三極管為PNP或NPN型橫向雙極型三極管。

本發(fā)明的上述技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）本發(fā)明所述的具有浮置環(huán)結(jié)構(gòu)的雙極型三極管，包括襯底、緩沖區(qū)、集電區(qū)、基區(qū)以及發(fā)射區(qū)，在所述基區(qū)和集電區(qū)的邊界處分別成形有歐姆接觸區(qū)，發(fā)射極位于所述發(fā)射區(qū)上，集電極位于所述集電區(qū)的歐姆接觸區(qū)之上，基極位于所述基區(qū)的歐姆接觸區(qū)之上，在所述集電區(qū)的歐姆接觸區(qū)周圍成形有多個(gè)浮置環(huán)，所述浮置環(huán)位于所述集電區(qū)表面，并靠近所述歐姆接觸區(qū)。所述浮置環(huán)自身存在的空間電荷與所述集電區(qū)漂移區(qū)內(nèi)空間電荷去連成一片，增加了漂移區(qū)空間電荷的面積，由于所述浮置環(huán)位于集電區(qū)的表面且在所述歐姆接觸區(qū)的周圍，這樣大大減緩了空間電場(chǎng)在所述集電區(qū)的歐姆接觸區(qū)邊緣的聚集，使雙極型晶體管的漂移區(qū)內(nèi)急劇上升的電場(chǎng)變得平緩，從而使得相同漂移區(qū)長(zhǎng)度可以承擔(dān)更高的阻斷電壓，擊穿電壓最高可以提升40%以上。上述方案有效避免了現(xiàn)有技術(shù)中LBJT在集電極歐姆接觸區(qū)的邊緣產(chǎn)生過高的電場(chǎng)強(qiáng)度，抑制阻斷電壓提高的技術(shù)問題，是一種可以承擔(dān)更高的阻斷電壓的具有浮置環(huán)的雙極型晶體管。