[發(fā)明專利]一種高壓襯底PNP雙極結(jié)型晶體管及其制造方法

有效

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• 申請日: 2018-02-13
• 公開（公告）號: CN108493231B
• 公開（公告）日: 2020-03-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉建;劉青;稅國華;張劍喬;陳文鎖;張培健
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶中科渝芯電子有限公司
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/10;H01L21/336;H01L29/73
• 代理公司: 重慶大學(xué)專利中心 50201
• 代理人: 胡正順

本發(fā)明公開了一種高壓襯底PNP雙極結(jié)型晶體管及其制造方法；具體是在一種常規(guī)的襯底PNP雙極結(jié)型晶體管的基礎(chǔ)上，在整個(gè)集電區(qū)邊緣加上第一層金屬，使集電極第一層金屬邊緣覆蓋于整個(gè)集電區(qū)之上，尺寸超出集電區(qū)結(jié)深的一到五倍，而發(fā)射極第一層金屬邊緣同樣覆蓋于發(fā)射區(qū)之上，尺寸超出發(fā)射區(qū)結(jié)深的一到五倍，集電極、發(fā)射極、基極的電極均由第二層金屬引出；理論分析在器件處于反向CE/EB/CB耐壓工作狀態(tài)下，耐壓結(jié)邊緣由于金屬場板的覆蓋，使得耗盡區(qū)擴(kuò)散時(shí)邊緣曲面結(jié)的曲率效應(yīng)大大降低，BVcbo/BVceo/BVebo耐壓急劇變大，而對于正向增益無任何損失，本發(fā)明很好的解決了襯底PNP管中增益和耐壓的折中實(shí)現(xiàn)問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件及制造工藝，具體是一種高壓襯底PNP雙極結(jié)型晶體管及其制造方法。

背景技術(shù)

二十世紀(jì)四十年代中期，由于導(dǎo)航，通訊、武器裝備等電子器件系統(tǒng)日益復(fù)雜，導(dǎo)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(dǎo)體公司終于匯聚了前任的技術(shù)成果，采用平面雙極工藝集成技術(shù)制造出了第一塊實(shí)用硅集成電路，為集成電路的應(yīng)用和大力發(fā)展開創(chuàng)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(fā)明，也是應(yīng)用范圍最為廣泛的，隨著集成電路技術(shù)的不斷進(jìn)步，盡管受到CMOS工藝的巨大挑戰(zhàn)，雙極型工藝仍然憑借其高速、高跨導(dǎo)、低噪聲以及較高的電流驅(qū)動能力等方面的優(yōu)勢，發(fā)展依然較快，目前主要的應(yīng)用領(lǐng)域是高精度運(yùn)放、驅(qū)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(biāo)準(zhǔn)硅材料為襯底，并采用埋層工藝和隔離技術(shù)，后續(xù)在標(biāo)準(zhǔn)雙極平面工藝基礎(chǔ)上陸續(xù)發(fā)明了多晶硅發(fā)射極雙極、互補(bǔ)雙極、SiGe雙極、SOI全介質(zhì)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(zhǔn)、多層金屬互聯(lián)等技術(shù)，使得陸續(xù)推出的新工藝技術(shù)制造的雙極器件性能不斷提高，不過雙極工藝集成技術(shù)也變得越來越復(fù)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(gè)有源元器件來說，設(shè)計(jì)者希望器件各方面的特性都是最優(yōu)的，雙極結(jié)型晶體管具有高增益、大電流、高頻率等一系列優(yōu)點(diǎn)，但是隨著雙極工藝集成技術(shù)的不斷發(fā)展，展現(xiàn)出來的弊端也越來越明顯，在高壓領(lǐng)域尤為突出，雙極結(jié)型器件的耐壓與增益、頻率、器件尺寸等參數(shù)是相當(dāng)難以調(diào)和的，因此綜合考慮各個(gè)因數(shù)就成為設(shè)計(jì)人員一個(gè)非常困難的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種高壓襯底PNP雙極結(jié)型晶體管及其制造方法。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的而采用的技術(shù)方案是這樣的，一種高壓襯底PNP雙極結(jié)型晶體管，其特征在于，包括：P型襯底、P型埋層、N型外延層、P型隔離穿透區(qū)、場氧層、預(yù)氧層、P型發(fā)射區(qū)/集電區(qū)、N型重?fù)诫s基區(qū)、TEOS金屬前介質(zhì)層、集電區(qū)第一層金屬、發(fā)射區(qū)第一層金屬、基極第一層金屬、金屬間介質(zhì)、集電區(qū)第二層金屬、發(fā)射區(qū)第二層金屬和基極第二層金屬。

所述P型埋層覆蓋于P型襯底上表面的左右兩端。

所述N型外延層覆蓋于P型襯底之上的部分表面，所述N型外延層與P型埋層相接觸。

所述P型隔離穿透區(qū)覆蓋于P型埋層之上。所述P型隔離穿透區(qū)與N型外延層的兩端相接觸。

所述P型發(fā)射區(qū)/集電區(qū)包括兩部分，一部分位于P型隔離穿透區(qū)內(nèi)。另一部分位于N型外延層的中間位置的上表面，所述P型發(fā)射區(qū)/集電區(qū)、P型隔離穿透區(qū)和N型外延層的上表面共面。

所述N型重?fù)诫s基區(qū)覆蓋于N型外延層之上的部分表面。所述N型重?fù)诫s基區(qū)包括兩部分，一部分位于左端的P型隔離穿透區(qū)與P型發(fā)射區(qū)/集電區(qū)的中間位置，將這一部分記為左端的N型重?fù)诫s基區(qū)。另一部分位于右端的P型隔離穿透區(qū)與P型發(fā)射區(qū)/集電區(qū)的中間位置，將這一部分記為右端的N型重?fù)诫s基區(qū)。所述P型發(fā)射區(qū)/集電區(qū)均為N型外延層的中間位置處的P型發(fā)射區(qū)/集電區(qū)。