[發(fā)明專利]一種耐二次擊穿的功率雙極晶體管

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110689498.7
• 申請日: 2021-06-22
• 公開（公告）號: CN113437133B
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 牛崇實(shí);林和;黃宏嘉;洪學(xué)天;張維忠
• 申請（專利權(quán)）人: 弘大芯源（深圳）半導(dǎo)體有限公司
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/732
• 代理公司: 北京冠和權(quán)律師事務(wù)所 11399
• 代理人: 趙銀萍

1.一種耐二次擊穿的功率雙極晶體管，其特征在于，包括：基極歐姆接觸區(qū)、發(fā)射極歐姆接觸區(qū)、發(fā)射極區(qū)、基極-集電極p-n結(jié)區(qū)、附加摻雜集電極區(qū)、介電薄膜、發(fā)射極-基極p-n結(jié)區(qū)、基極n區(qū)、集電極歐姆接觸區(qū)、集電極-基極p-n結(jié)區(qū)、集電極P-區(qū)及集電極P+區(qū)；其中，

所述集電極歐姆接觸區(qū)設(shè)置在最底部，在所述集電極歐姆接觸區(qū)上設(shè)置集電極P+區(qū)，所述集電極P+區(qū)作為第一導(dǎo)電類型的高電阻集電極區(qū)域；在所述集電極P+區(qū)上設(shè)置集電極P-區(qū)，所述集電極P-區(qū)作為第一導(dǎo)電類型的低電阻集電極區(qū)域；在所述集電極P-區(qū)上設(shè)置所述基極n區(qū)，所述基極n區(qū)為第二導(dǎo)電類型；在所述集電極P-區(qū)與所述基極n區(qū)之間形成集電極-基極p-n結(jié)區(qū)；在所述基極n區(qū)內(nèi)設(shè)置所述發(fā)射極區(qū)，所述發(fā)射極區(qū)為第一導(dǎo)電類型，在所述基極n區(qū)與所述發(fā)射極區(qū)之間形成發(fā)射極-基極p-n結(jié)區(qū)；在所述基極n區(qū)上設(shè)置所述介電薄膜，在所述介電薄膜上間隔設(shè)置所述基極歐姆接觸區(qū)及所述發(fā)射極歐姆接觸區(qū)；基極-集電極p-n結(jié)區(qū)和附加摻雜集電極區(qū)為相鄰的區(qū)域，基極-集電極p-n結(jié)區(qū)位于基極n區(qū)和集電極P-區(qū)之間的界面處，附加摻雜集電極區(qū)位于基極n區(qū)以外、集電極P-區(qū)之內(nèi)；所述附加摻雜集電極區(qū)包括的附加摻雜，為第一導(dǎo)電類型的雜質(zhì)；

還包括基于預(yù)設(shè)規(guī)則，計(jì)算所述附加摻雜集電極區(qū)的附加摻雜在附加摻雜集電極區(qū)的濃度：

N1＝N2(U1/U2)^4/3

其中，N1為附加摻雜在附加摻雜集電極區(qū)的濃度；N2為附加摻雜在集電極P-區(qū)的濃度；U1為集電極和發(fā)射極之間的擊穿電壓，是在附加摻雜集電極區(qū)形成之間檢測的；U2為附加摻雜集電極區(qū)中的基極-集電極p-n結(jié)區(qū)的擊穿電壓；

還包括連接強(qiáng)度檢測模塊，設(shè)置在所述介電薄膜與所述發(fā)射極歐姆接觸區(qū)的連接處，用于計(jì)算所述介電薄膜與所述發(fā)射極歐姆接觸區(qū)的連接強(qiáng)度評價(jià)值，并判斷是否小于預(yù)設(shè)評價(jià)值，在確定所述連接強(qiáng)度評價(jià)值小于預(yù)設(shè)評價(jià)值時(shí)，對所述連接處進(jìn)行加強(qiáng)處理；

所述計(jì)算所述介電薄膜與所述發(fā)射極歐姆接觸區(qū)的連接強(qiáng)度評價(jià)值S：

其中，α為所述介電薄膜與所述發(fā)射極歐姆接觸區(qū)的連接區(qū)域?qū)B接強(qiáng)度評價(jià)值的權(quán)重系數(shù)；H₁為介電薄膜的高度；H₂為發(fā)射極歐姆接觸區(qū)的高度；W₀為介電薄膜與發(fā)射極歐姆接觸區(qū)的重合寬度；W₁為介電薄膜的寬度；W₂為發(fā)射極歐姆接觸區(qū)的寬度；β為所有焊點(diǎn)特征點(diǎn)為中心的預(yù)設(shè)范圍的面積占有率對連接強(qiáng)度評價(jià)值的權(quán)重系數(shù)，α+β＝1；D(x，y)為在所述介電薄膜與所述發(fā)射極歐姆接觸區(qū)的連接區(qū)域上的以焊點(diǎn)特征點(diǎn)(x，y)為中心的預(yù)設(shè)范圍的面積；A₀為所述介電薄膜與所述發(fā)射極歐姆接觸區(qū)的連接區(qū)域的面積。

2.如權(quán)利要求1所述的耐二次擊穿的功率雙極晶體管，其特征在于，所述附加摻雜集電極區(qū)的摻雜深度不超過發(fā)射極-基極p-n結(jié)區(qū)的深度。

3.如權(quán)利要求1所述的耐二次擊穿的功率雙極晶體管，其特征在于，所述功率雙極晶體管的制作方法：

S1、在摻雜半導(dǎo)體材料的襯底上形成p型外延層；所述p型外延層從下至上包括集電極P+區(qū)及集電極P-區(qū)；

S2、基于標(biāo)準(zhǔn)的光刻和擴(kuò)散技術(shù)在所述集電極P-區(qū)上形成基極n區(qū)，在所述集電極P-區(qū)與所述基極n區(qū)的交界處形成集電極-基極p-n結(jié)區(qū)；

S3、在所述基極n區(qū)中形成梳子型的p型區(qū)域，作為發(fā)射極區(qū)；在發(fā)射極區(qū)與基極n區(qū)的交界處形成發(fā)射極-基極p-n結(jié)區(qū)；

S4、基于光刻技術(shù)、蝕刻技術(shù)及擴(kuò)散的標(biāo)準(zhǔn)方法，在距離所述基極n區(qū)與集電極P-區(qū)的預(yù)設(shè)距離處進(jìn)行附加摻雜，形成附加摻雜集電極區(qū)；

S5、基于標(biāo)準(zhǔn)工藝流層淀積介電薄膜，最后形成基極歐姆接觸區(qū)、發(fā)射極歐姆接觸區(qū)及集電極歐姆接觸區(qū)。

4.如權(quán)利要求3所述的耐二次擊穿的功率雙極晶體管，其特征在于，所述襯底的電阻率為ρ＝0.005Ohm·cm。

5.如權(quán)利要求4所述的耐二次擊穿的功率雙極晶體管，其特征在于，所述p型外延層的電阻率為ρ＝12Ohm·cm，厚度為30um。