[發明專利]雙極NPN晶體管及其制造方法

有效

• 申請號: 201310669550.8
• 申請日: 2013-12-10
• 公開（公告）號: CN103633128A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發明（設計）人: 李小鋒;張佼佼;何金祥;楊銳
• 申請（專利權）人: 杭州士蘭集成電路有限公司
• 主分類號: H01L29/73
• 分類號: H01L29/73;H01L29/10;H01L21/331
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 鄭瑋

技術領域

本發明涉及光電傳感器，特別涉及一種雙極NPN晶體管及其制造方法。

背景技術

光電傳感器是一種通過光敏器件將光信號轉換成電信號的傳感器。目前光敏器件一般采用半導體工藝制造，包括光敏二極管、光敏三極管和光敏電阻等。由于光敏器件所接收的光比較微弱，所以產生的光生電流也較微弱，通常需要一個前置放大電路與光敏器件配合以放大信號。光敏器件和前置放大電路集成在一塊芯片上，形成光電傳感器。

隨著光電傳感器應用場合的不同，各類環境干擾對光敏器件的影響很大，如開關電源、環境光等。環境干擾產生的電流會影響光敏器件的靈敏度。前置放大電路要調整到合適的放大系數，以減弱環境干擾對光敏器件的影響，從而使光電傳感器滿足應用要求。前置放大電路由晶體管組成，晶體管的小電流特性，包括雙極NPN晶體管和雙極PNP晶體管的小電流特性對于工藝調整都至關重要。

采用雙極工藝進行光電傳感器芯片設計及工藝制造，由于雙極工藝的版圖布局會帶來寄生效應，為了輸出盡可能大的信噪比的光電信號，需要在制造過程中進行多次版圖布局調整和工藝調試，以尋求光敏器件與前置放大電路的最佳匹配，從而適應不同環境下的應用要求。

采用現有的雙極工藝所制造的雙極NPN晶體管，其輸出的小電流放大倍數波動比較大，即使經過工藝優化使得小電流波動減少，但是小電流放大倍數的中心值是不可變的，因此無法滿足不同環境下的應用要求。其中，小電流放大的集電極電流的范圍一般在10nA～100nA。

基此，如何改善現有技術中雙極NPN晶體管的小電流放大倍數波動大而且不可調的問題已經成為本領域技術人員亟需解決的技術問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種雙極NPN晶體管及其制造方法，以解決現有的雙極NPN晶體管的小電流放大倍數不可調的問題。

為解決上述技術問題，本發明提供一種雙極NPN晶體管，包括：

襯底；

形成于所述襯底上的外延層；

形成于所述外延層中的集電區、淡基區、濃基區和發射區；

形成于所述外延層上的第一層間介質層和電壓調變介質層；

形成于所述第一層間介質層和電壓調變介質層上的第一互連線；

形成于所述第一層間介質層和第一互連線上的第二層間介質層；

形成于所述第二層間介質層上的第二互連線；

其中，所述電壓調變介質層覆蓋于所述淡基區上，并通過所述第一互連線實現電性引出。

進一步的，在所述的雙極NPN晶體管中，所述淡基區圍繞所述發射區并與所述發射區連接，所述濃基區位于所述淡基區的一側并與所述淡基區連接；所述第一互連線與所述集電區、濃基區和發射區連接，用于實現所述集電區、濃基區和淡基區的電性引出；所述第二互連線與所述發射區上的第一互連線連接，用于實現所述發射區的電性引出。

進一步的，在所述的雙極NPN晶體管中，所述淡基區和濃基區的摻雜類型均為P型，所述濃基區的摻雜濃度比所述淡基區的摻雜濃度高一個數量級。

進一步的，在所述的雙極NPN晶體管中，所述電壓調變介質層包括二氧化硅層和形成于所述二氧化硅層上的氮化硅層，所述第一互連線覆蓋所述氮化硅層。

進一步的，在所述的雙極NPN晶體管中，所述二氧化硅層的厚度為150～800埃，所述氮化硅層的厚度為300～1800埃。

進一步的，在所述的雙極NPN晶體管中，還包括形成于所述襯底和外延層之間的埋層和下隔離區，所述下隔離區環繞所述埋層，所述集電區與所述埋層連接。

進一步的，在所述的雙極NPN晶體管中，還包括形成于外延層中的上隔離區，所述上隔離區與所述下隔離區連接。

進一步的，在所述的雙極NPN晶體管中，還包括形成于所述外延層表面的輕摻雜層，所述輕摻雜層的摻雜濃度比所述外延層的摻雜濃度高一個數量級。

進一步的，在所述的雙極NPN晶體管中，所述襯底、上隔離區和下隔離區的摻雜類型均為P型，所述外延層、埋層、輕摻雜層、集電區和發射區的摻雜類型均為N型。

進一步的，在所述的雙極NPN晶體管中，還包括形成于所述第二層間介質層和第二互連線上的鈍化層。

本發明還提供了一種雙極NPN晶體管的制造方法，所述雙極NPN晶體管的制造方法包括以下步驟：

提供一襯底；

在所述襯底上形成外延層；

在所述外延層中形成集電區、淡基區、濃基區和發射區；

在所述外延層上形成第一層間介質層和電壓調變介質層；