[發明專利]一種橫向高壓功率雙極結型晶體管及其制造方法

在審

• 申請號: 201710118997.4
• 申請日: 2017-03-02
• 公開（公告）號: CN107946356A
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發明（設計）人: 劉建;劉青;稅國華;張劍喬;陳文鎖;張培健;易前寧
• 申請（專利權）人: 重慶中科渝芯電子有限公司
• 主分類號: H01L29/735
• 分類號: H01L29/735;H01L21/331
• 代理公司: 重慶大學專利中心50201
• 代理人: 王翔

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，具體是一種橫向高壓功率雙極結型晶體管及其制造方法。

背景技術

二十世紀四十年代中期，由于導航、通訊、武器裝備等電子器件系統日益復雜，導致電子電路的集成化和微型化需求日益迫切，1959年美國仙童半導體公司終于匯聚了前任的技術成果，采用平面雙極工藝集成技術制造出了第一塊實用硅集成電路，為集成電路的應用和大力發展開創了先河，雙極型集成電路的工藝是所有集成電路工藝中最先發明，也是應用范圍最為廣泛的，隨著集成電路技術的不斷進步，盡管受到CMOS工藝的巨大挑戰，雙極型工藝仍然憑借其高速、高跨導、低噪聲以及較高的電流驅動能力等方面的優勢，發展依然較快，目前主要的應用領域是高精度運放、驅動器、接口、電源管理等模擬和超高速集成電路。

雙極型集成電路早期主要以標準硅材料為襯底，并采用埋層工藝和隔離技術，后續在標準雙極平面工藝基礎上陸續發明了多晶硅發射極雙極、互補雙極、SiGe雙極、SOI全介質隔離雙極等工藝，并廣泛采取了薄層外延、深槽隔離、多晶硅自對準、多層金屬互聯等技術，使得陸續推出的新工藝技術制造的雙極器件性能不斷提高，不過雙極工藝集成技術也變得越來越復雜。

雙極工藝中基本元件包括有源器件和無源器件，無源器件主要包括電阻、電感和電容，有源器件有二極管、NPN管、橫向PNP管、襯底PNP管、懸浮PNP管等。對于雙極工藝中的單個有源元器件來說，設計者希望器件各方面的特性都是最優的，雙極結型晶體管具有高增益、大電流、高頻率等一系列優點，但是隨著雙極工藝集成技術的不斷發展，展現出來的弊端也越來越明顯，而功率管可以理解為多個雙極結型晶體管并聯而成，其耐壓、漏電等特性在高壓領域的限制尤為明顯，耐壓、漏電與增益、頻率、器件尺寸等參數是相當難以調和的，因此綜合考慮各個因數就成為設計人員一個非常困難的問題。

發明內容

本發明的目的是解決現有技術中，橫向高壓功率雙極結型晶體管的耐壓不足和漏電偏大等問題。

為實現本發明目的而采用的技術方案是這樣的，一種橫向高壓功率雙極結型晶體管，其特征在于，包括P型襯底、N型埋層、P型埋層、N型外延層、N型重摻雜環區、P型隔離穿透區、N型穿通區、P型集電區、N型重摻雜基區、P型發射區、預氧層、場氧層、TEOS金屬前介質層、集電極第一層金屬、發射極第一層金屬、基極第一層金屬、發射極第二層金屬、集電極第二層金屬、基極第二層金屬和IMD平坦化介質。

所述N型埋層位于P型襯底上表面的中間位置。

所述P型埋層位于P型襯底上表面的兩端。

所述N型外延層位于N型埋層之上，所述N型外延層與P型襯底、N型埋層和P型埋層相接觸。

所述P型隔離穿透區與N型外延層的兩端相接觸，所述P型隔離穿透區的底部與P型埋層的頂部相連。

所述N型穿通區位于N型埋層的左端，所述N型穿通區的底部與N型埋層的頂部相連。

所述P型集電區由一個或者多個重復的結構單元構成。所述P型集電區包括環狀集電區與中心圓狀發射區。所述P型集電區位于N型外延層的中間位置。

所述P型發射區位于N型外延層的中間位置。所述P型發射區位于P型集電區之間。

所述N型重摻雜環區位于P型集電區和P型發射區之間。

所述N型重摻雜基區呈環狀結構，所述N型重摻雜基區的一端位于N型穿通區的中間位置，另一端位于N型外延層中。

所述場氧層位于N型穿通區上表面的外側、N型穿通區和P型集電區之間的上表面、P型集電區和N型重摻雜基區之間的上表面、N型重摻雜基區上表面的外側。所述N型重摻雜基區為位于N型外延層中的一端。

所述預氧層位于N型外延層之上的場氧層之間的位置。

所述TEOS金屬前介質層覆蓋在整個器件表面的未開接觸孔的位置。所述接觸孔分別位于P型集電區之內、P型發射區之內和N型穿通區之內，所述接觸孔分別與P型集電區、P型發射區和N型重摻雜基區相接觸。

所述發射極第一層金屬位于P型發射區的接觸孔內，所述發射極第一層金屬與P型發射區和TEOS金屬前介質層相接觸。所述發射極第一層金屬的邊緣金屬尺寸不超過P型發射區。

所述集電極第一層金屬位于P型集電區的接觸孔內，所述集電極第一層金屬與P型集電區和TEOS金屬前介質層相接觸。所述集電極第一層金屬的邊緣金屬尺寸超過P型集電區兩端的長度為結深的1～5倍。

所述基極第一層金屬位于N型穿通區的接觸孔內，所述基極第一層金屬與N型重摻雜基區和TEOS金屬前介質層相接觸。所述基極第一層金屬的邊緣金屬尺寸不超過N型重摻雜基區。