[發明專利]一種提高了BVceo的雙極型晶體管及其生產工藝

無效

• 申請號: 201310571571.6
• 申請日: 2013-11-13
• 公開（公告）號: CN103606554A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發明（設計）人: 張復才;陳強;沈美根;多新中
• 申請（專利權）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;H01L29/36;H01L21/331
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林;汪慶朋

技術領域

本發明涉及一種提高了BVceo（集電極-發射極在基極斷路時的擊穿電壓）的雙極型晶體管及其生產工藝，屬于電子技術領域。

背景技術

高頻（RF和微波）功率晶體管器件廣泛應用于通信系統和雷達系統中，微波功率晶體管器件的應用設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、工藝參數的選擇以及封裝進行優化外，對晶體管芯片制造工藝的改進有時更為重要。

基于這個目的，申請公布號為CN103296072A，申請公布日為2013年9月11日，名稱為一種提高了BVcbo的雙極型晶體管及其生產工藝的發明專利申請給出了解決方案：通過將溝槽場氧化隔離技術與結終端技術結合起來，并且將溝槽的場氧化過程分成兩步，結終端P-型離子注入安排在兩步場氧化之間進行。

使用上述發明制造的平面型NPN硅雙極型微波功率晶體管器件，主要是通過增加集電區-基區的冶金結邊緣部分的曲率半徑，而不是以增加晶體管集電區外延層電阻率的方式來提高器件的BVcbo，所以在上述發明中，晶體管集電區-基區冶金結平行部分的擊穿電壓并沒有改變，取決于該擊穿電壓的BVceo擊穿電壓因而也沒有得到提高。然而有些應用場合不但要求晶體管器件具有較高的BVcbo，同時要求具有較高的BVceo。雖然通過提高晶體管集電區外延電阻率，可以同時提高晶體管的BVcbo和BVceo，但是晶體管的輸出功率卻隨之下降。

通常解決上述問題的方法是使用雙層電阻率外延硅片：靠近基區的集電區外延電阻率較高以提高擊穿電壓，遠離基區的集電區外延電阻率較低以增加輸出功率。但雙層電阻率外延硅片的生產成本較高。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明目的是提供一種低成本的雙極型晶體管及其生產工藝，不僅提高了晶體管的BVceo，而且晶體管的輸出功率性能基本上不變。

為了實現上述目的，本發明是通過如下的技術方案來實現：

本發明提高了BVceo的雙極型晶體管，包括高濃度摻雜的N-型硅襯底，N-型硅襯底的頂部設置有N-型外延硅；N-型外延硅表面通過離子注入工藝預反摻雜有雜質P-型元素硼；N-型外延硅的兩側通過溝槽、兩步氧化和平坦化工藝技術形成有平坦氧化層；兩個平坦氧化層之間的N-型外延硅的上表面設有本征基區，本征基區的內側設有兩個非本征基區，兩個非本征基區之間設置有發射區；本征基區的外側通過熱過程雜質激活工藝形成的第二冶金結；N-型外延硅的上面還淀積有介質材料，非本征基區和發射區處的介質材料上通過光刻和刻蝕形成基極B和發射極E的接觸孔，接觸孔中設有金屬連接線條。

本發明雙極型晶體管的生產工藝，包括以下幾個步驟：

（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，N-型硅襯底的背面在NPN晶體管生產工藝流程完成后，進行減薄、蒸金，用于形成NPN晶體管的集電極C；在N-型硅襯底的頂部選擇一種低濃度摻雜的N-型外延硅作為NPN晶體管的本征集電區；

（2）通過離子注入工藝將雜質P-型元素硼預反摻雜到N-型外延硅表面；

（3）通過熱氧化工藝在N-型外延硅表面生產一層薄的二氧化硅，緊接著再通過LPCVD工藝淀積厚度為1500埃的氮化硅,并用光刻技術給出溝槽的圖形；用干法刻蝕技術依次局部刻蝕掉氮化硅、二氧化硅和N-型外延硅以形成溝槽；同時預反摻雜到溝槽區域硅中的硼在溝槽刻蝕過程中被刻蝕掉，而預反摻雜到兩溝槽之間的有源區外延硅中的硼不受影響；

（4）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；溝槽在第一步場氧化熱過程的同時，預反摻雜到有源區外延硅中的硼被推進到一定的深度，其濃度相應降低；然后在氮化硅的上方用光刻膠保護NPN晶體管的有源區，并在氮化硅的兩端露出結終端硼離子的注入窗口，通過注入窗口注入硼離子；

（5）硼離子注入完成后，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-型結終端層與N-型外延層的第一冶金結；同時預反摻雜到有源區外延硅中的硼相對于步驟則被推進到更進一步的深度，其濃度進一步降低；

（6）溝槽的場氧化層形成后，用熱磷酸腐蝕去除掉保護NPN晶體管有源區的氮化硅；為了有利于后面的各步光刻工藝，用返刻平坦化工藝技術將高出有源區硅平面的場氧化層刻蝕掉，場氧化層平坦化后形成平坦氧化層；