[發明專利]一種基于集電區雙擴散的高厄利電壓橫向PNP晶體管及其制備方法

有效

• 申請號: 202110218622.1
• 申請日: 2021-02-26
• 公開（公告）號: CN112993015B
• 公開（公告）日: 2023-02-07
• 發明（設計）人: 孫有民;王清波;趙杰;卓青青;溫富剛;王成熙
• 申請（專利權）人: 西安微電子技術研究所
• 主分類號: H01L29/08
• 分類號: H01L29/08;H01L29/06;H01L29/735;H01L21/331;H01L21/265;H01L21/266
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 王艾華

本發明公開了一種基于集電區雙擴散的高厄利電壓橫向PNP晶體管及其制備方法，該晶體管通過在P型集電區的側壁和底部設置一層磷雜質基區，因磷雜質的擴散系數高于硼雜質的擴散系數，在后續集電區退火再擴散過程中N型雜質(磷雜質)和P型雜質(硼雜質)雙擴散，提高橫向PNP晶體管基區在集電區一側的N型雜質濃度梯度，而在發射區一側N型雜質濃度不受影響。

【技術領域】

本發明屬于晶體管制備技術領域，具體涉及一種基于集電區雙擴散的高厄利電壓橫向PNP晶體管及其制備方法。

【背景技術】

厄利電壓是表征雙極型晶體管基區寬變效應的參數，對雙極晶體管而言，厄利電壓越高，其抑制基區寬變效應的能力越強。

參見圖1和圖2，在傳統雙極集成電路生產中，橫向PNP晶體管集電區和發射區的P型雜質摻雜與NPN晶體管的基區同層次進行，即形成NPN晶體管的基區的同時進行P型雜質摻雜形成橫向PNP晶體管的P型集電區和P型發射區，外延層作為橫向PNP晶體管的N型基區，通過引線最終實現橫向PNP晶體管結構，在晶體管的表面會覆蓋一層二氧化硅層，作為金屬引線與晶體管摻雜區之間的絕緣層，以避免晶體管不同摻雜區之間通過金屬連線產生短路。

與NPN晶體管相比，傳統橫向PNP晶體管的厄利電壓較低：當PNP晶體管CE電壓增大時，CB處于反偏狀態，由于橫向PNP晶體管P型集電區濃度遠高于N型集區，CB結空間電荷區主要向N型基區擴展，導致橫向PNP基區寬度快速減小，基區寬變效應顯著導致晶體管厄利電壓偏低。

【發明內容】

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供一種基于集電區雙擴散的高厄利電壓橫向PNP晶體管及其制備方法，以解決現有技術中因橫向PNP基區寬度快速減小，基區寬變效應顯著導致晶體管厄利電壓偏低的技術問題。

為達到上述目的，本發明采用以下技術方案予以實現：

一種基于集電區雙擴散的高厄利電壓橫向PNP晶體管，包括N型外延層，N型外延層中設置有發射區和P型集電區，發射區被P型集電區圍繞；所述P型集電區的側壁和底部均被磷雜質基區包裹；所述發射區和P型集電區中注入有硼雜質離子，N型外延層中注入有磷雜質，磷雜質基區中的磷雜質濃度高于N型外延層中的磷雜質濃度。

一種上述的基于集電區雙擴散的高厄利電壓橫向PNP晶體管的制備方法，包括以下步驟：

步驟1，在N型外延層上制備二氧化硅層；

步驟2，在二氧化硅層的表面涂覆光刻膠，光刻形成P型集電區的窗口和發射區的窗口；

步驟3，對P型集電區的窗口和發射區的窗口同時注入P型硼雜質離子；

步驟4，對P型集電區再次注入N型磷雜質，得到過程高厄利電壓橫向PNP晶體管；

步驟5，將步驟4制得的過程高厄利電壓橫向PNP晶體管進行退火后，形成最終的高厄利電壓橫向PNP晶體管。

本發明的進一步改進在于：

優選的，步驟3中，注入P型硼雜質離子后，去除二氧化硅層表面的光刻膠，然后再次涂覆一層光刻膠，再次通過光刻形成P型集電區的窗口，然后進行步驟4。

優選的，步驟2中和步驟3中光刻膠的厚度均為1.3μm。

優選的，步驟2和步驟3中，在形成P型集電區的窗口和發射區的窗口前，通過曝光和顯影在光刻膠上形成相對應窗口的圖形。

優選的，步驟3中，注入P型硼雜質的能量為60keV，注入劑量為4E14cm^-2；步驟4中，注入N型磷雜質的能量為120keV，注入劑量1E12cm^-2。