[發(fā)明專利]一種提高了BVcbo的雙極型晶體管及其生產(chǎn)工藝

有效

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• 申請日: 2013-06-25
• 公開（公告）號: CN103296072A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳強;張復才;沈美根;多新中;鄭立榮;姚榮偉
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇博普電子科技有限責任公司
• 主分類號: H01L29/73
• 分類號: H01L29/73;H01L29/06;H01L21/331
• 代理公司: 南京縱橫知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及了一種提高了BVcbo（集電極-基極擊穿電壓）的雙極型晶體管及其生產(chǎn)工藝，屬于電子技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

高頻功率晶體管器件廣泛地用于通信系統(tǒng)和雷達系統(tǒng)中，微波功率晶體管器件的應(yīng)用設(shè)計要求能夠提供高的輸出功率和高的增益，工作頻率范圍從幾百MHz到幾個GHz。為達到這樣的高輸出功率、高增益和高頻要求，除對芯片器件的布局、工藝參數(shù)的選擇以及封裝進行優(yōu)化外，對晶體管芯片生產(chǎn)工藝的改進有時更為重要。原因如下：

1、為了獲得高的輸出功率，應(yīng)當選擇盡可能高的集電區(qū)摻雜濃度，以便抑制集電區(qū)輸出電流的飽和現(xiàn)象，同時較濃的集電區(qū)摻雜可以選擇較薄的外延層厚度，這樣集電區(qū)的寄生電阻較小，因而可以得到較好的晶體管高頻性能。但較濃的集電區(qū)摻雜所帶來的問題是較低的BVcbo。

2、為了得到高頻性能，通常平面晶體管的基區(qū)結(jié)深較淺（0.2到0.5微米），較淺的基區(qū)結(jié)深使得集電區(qū)-基區(qū)的冶金結(jié)曲率半徑較小，以至在集電區(qū)-基區(qū)加上反向偏置電壓時，由于電場傾向于集中在較小的曲率半徑處，導致較小的BVcbo。為了克服淺結(jié)BVcbo較小的缺點，一種叫做結(jié)終端的工藝技術(shù)被采用，即在淺結(jié)基區(qū)邊緣加一步深度較深的與基區(qū)同極性的雜質(zhì)擴散，得到較大的集電區(qū)-基區(qū)的冶金結(jié)曲率半徑以提高BVcbo。但結(jié)終端技術(shù)所帶來的問題是由于雜質(zhì)的橫向擴散，使得晶體管的面積增大，導致集電區(qū)-基區(qū)的寄生電容增大，降低了晶體管的頻率性能。

3、溝槽場氧化隔離工藝技術(shù)因其晶體管面積小、大大減小了集電結(jié)寄生電容、提高了晶體管的高頻性能，被廣泛地應(yīng)用于雙極型高頻小功率晶體管。對于微波功率晶體管器件，由于其要求較高的輸出功率，單獨利用溝槽場氧化隔離工藝技術(shù)并不適合，這是因為：晶體管基區(qū)的摻雜元素硼離子在熱過程中傾向于被吸收（分凝）到場氧化層中，使得在硅-氧化硅界面處的硼濃度降低，受硅-氧化硅界面電荷的影響，BVcbo也會降低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種提高了BVcbo的雙極型晶體管的生產(chǎn)工藝，使生產(chǎn)的晶體管器件不但提高了擊穿電壓，能夠提供高的輸出功率，而且減小了集電結(jié)寄生電容，保證了器件的高頻性能。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種提高了BVcbo的雙極型晶體管，包括高濃度摻雜的N-型硅襯底，所述N-型硅襯底的頂部設(shè)置有N-型外延硅，所述N-型外延硅的兩側(cè)通過溝槽、氧化和平坦化工藝技術(shù)形成有平坦氧化層，所述兩個平坦氧化層之間的N-型外延硅的上表面設(shè)有本征基區(qū)，所述本征基區(qū)的兩側(cè)設(shè)有非本征基區(qū)，所述兩個非本征基區(qū)之間還設(shè)置有發(fā)射區(qū)；所述兩個平坦氧化層之間通過熱過程雜質(zhì)激活形成的第二冶金結(jié)。

前述的一種提高了BVcbo的雙極型晶體管，其特征在于：所述N-型外延硅的上面還淀積有介質(zhì)材料，所述非本征基區(qū)和發(fā)射區(qū)處的介質(zhì)材料上通過光刻和刻蝕形成基極和發(fā)射極的接觸孔，所述接觸孔中設(shè)置有金屬連接線條。

一種提高了BVcbo的雙極型晶體管的生產(chǎn)工藝，其特征在于：包括如下步驟：

（1）選擇一種高濃度摻雜的N-型硅襯底作為NPN晶體管的非本征集電區(qū)，N-型硅襯底背面在晶體管生產(chǎn)工藝流程完成后，進行減薄、蒸金，用于形成晶體管的集電極；在N-型硅襯底的頂部是N-型低濃度摻雜的外延硅作為NPN晶體管的本征集電區(qū)；

（2）通過熱氧化工藝在外延硅表面生產(chǎn)一層薄的二氧化硅，緊接著再通過LPCVD工藝淀積厚度為1500埃的氮化硅，用光刻技術(shù)給出溝槽圖形；用干法刻蝕技術(shù)依次局部刻蝕掉氮化硅、二氧化硅和外延硅以形成溝槽；

（3）通過高溫熱氧化工藝進行溝槽的第一步場氧化形成部分場氧化層；然后在氮化硅的上方用光刻膠保護晶體管的有源區(qū)，并在氮化硅的兩端露出結(jié)終端硼離子的注入窗口，通過注入窗口注入硼離子；

（4）結(jié)終端硼離子從注入窗口注入完成后，將光刻膠去除；進行溝槽的第二步場氧化形成場氧化層，在溝槽的第二步場氧化熱過程的同時，注入的結(jié)終端硼離子被推進到1.0微米到5.0微米的深度，形成P-型結(jié)終端層與N-型外延層的第一冶金結(jié)；

（5）溝槽場氧化層形成后，用熱磷酸腐蝕去除掉保護晶體管有源區(qū)的氮化硅；為了有利于后面的各步光刻工藝，用返刻平坦化工藝技術(shù)將高出有源區(qū)硅平面的溝槽場氧化層刻蝕掉；