一种横向高压双极结型晶体管及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种横向高压双极结型晶体管及其制造方法；包括P型衬底、N型埋层、P型埋层、N型外延层、P型隔离穿透区、N型穿通区、P型体区、N型重掺区、N型重掺环区、预氧层、场氧层、TEOS金属前介质层、发射区金属、集电极金属和基极金属；本发明专利技术是在常规横向双极结型集体管的基础上，在集电区与发射区之间加入了N型环状注入，再通过优化第一层金属的布局，使金属全覆盖于集电区之上，尺寸超出集电区结深的两倍。通过仿真以及实际流片结果得出本发明专利技术的横向高压双极结型晶体管在其余参数影响不大的情况下，BVcbo提高40％以上、BVceo提高30％以上、漏电能力提升一个量级。本发明专利技术提供的一种横向高压双极结型晶体管。

【技术实现步骤摘要】
一种横向高压双极结型晶体管及其制造方法
本专利技术涉及半导体器件及制造工艺，具体是一种横向高压双极结型晶体管及其制造方法。
技术介绍
二十世纪四十年代中期，由于导航，通讯、武器装备等电子器件系统日益复杂，导致电子电路的集成化和微型化需求日益迫切，1959年美国仙童半导体公司终于汇聚了前任的技术成果，采用平面双极工艺集成技术制造出了第一块实用硅集成电路，为集成电路的应用和大力发展开创了先河，双极型集成电路的工艺是所有集成电路工艺中最先专利技术，也是应用范围最为广泛的，随着集成电路技术的不断进步，尽管受到CMOS工艺的巨大挑战，双极型工艺仍然凭借其高速、高跨导、低噪声以及较高的电流驱动能力等方面的优势，发展依然较快，目前主要的应用领域是高精度运放、驱动器、接口、电源管理等模拟和超高速集成电路。双极型集成电路早期主要以标准硅材料为衬底，并采用埋层工艺和隔离技术，后续在标准双极平面工艺基础上陆续专利技术了多晶硅发射极双极、互补双极、SiGe双极、SOI全介质隔离双极等工艺，并广泛采取了薄层外延、深槽隔离、多晶硅自对准、多层金属互联等技术，使得陆续推出的新工艺技术制造的双极器件性能不断提高，不过双极工艺集成技术也变得越来越复杂。双极工艺中基本元件包括有源器件和无源器件，无源器件主要包括电阻、电感和电容，有源器件有二极管、NPN管、横向PNP管、衬底PNP管、悬浮PNP管等。对于双极工艺中的单个有源元器件来说，设计者希望器件各方面的特性都是最优的，双极结型晶体管具有高增益、大电流、高频率等一系列优点，但是随着双极工艺集成技术的不断发展，展现出来的弊端也越来越明显，在高压领域尤为突出，双极结型器件的耐压与增益、频率、器件尺寸等参数是相当难以调和的，因此综合考虑各个因数就成为设计人员一个非常困难的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决现有技术中，横向高压双极结型晶体管的耐压不足和漏电偏大等问题。为实现本专利技术目的而采用的技术方案是这样的，一种横向高压双极结型晶体管，其特征在于：包括P型衬底、N型埋层、P型埋层、N型外延层、N型重掺杂环区、P型隔离穿透区、N型穿通区、P型环状体区、N型重掺杂区、场氧层、预氧层、TEOS金属前介质层、发射区金属、集电极金属和基极金属。所述N型埋层位于P型衬底上表面的中心位置。所述P型埋层位于P型衬底上表面的两端。所述N型外延层位于N型埋层之上，所述N型外延层与P型衬底、N型埋层和P型埋层相接触。所述P型隔离穿透区与N型外延层的两端相接触，所述P型隔离穿透区的底部与P型埋层的顶部相连。所述N型穿通区位于N型埋层的左端，所述N型穿通区的底部与N型埋层的顶部相连。所述P型环状体区位于N型外延层中间位置，所述P型环状体区包括远端环状区和中心区。所述N型重掺杂区呈环状结构。所述N型重掺杂区的一端位于N型穿通区的中间位置，另一端位于N型外延层中。所述N型重掺杂环区位于P型环状体区的远端环状区和中心区之间的位置。所述场氧层位于N型穿通区上表面的外侧、穿通区和P型环状体区之间的上表面、P型环状体区和N型重掺杂区之间的上表面、N型重掺杂区上表面的外侧。所述N型重掺杂区为位于N型外延层中的一端。所述预氧层位于N型外延层之上的场氧层之间的位置。所述TEOS金属前介质层覆盖在整个器件表面的未开接触孔的位置。所述接触孔分别位于P型环状体区之内和N型穿通区之内，所述接触孔与P型环状体区和N型重掺杂区相接触。所述发射区金属位于P型环状体区中心区的接触孔内。所述发射区金属与P型环状体区和TEOS金属前介质层相接触。所述发射区金属的边缘金属尺寸不超过P型环状体区。所述集电极金属位于P型环状体区的远端环状区的接触孔内。所述集电极金属与P型环状体区和TEOS金属前介质层相接触。所述集电极金属的边缘金属尺寸超出P型环状体区两端的长度为结深1～5倍。所述基极金属位于N型穿通区之内的接触孔中。所述基极金属与N型重掺杂区和TEOS金属前介质层相接触。所述基极金属的边缘金属尺寸不超过N型重掺杂区。一种横向高压双极结型晶体管的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：1)提供P型衬底，生长氧化层。2)一次光刻，光刻刻蚀去胶后，生长氧化层，进行N型埋层注入。3)二次光刻，光刻刻蚀去胶后，生长氧化层，进行P型埋层注入。4)生长N型外延层，热生长氧化层。5)三次光刻，光刻后在N型外延层的元胞两端进行N型穿通区扩散，生长氧化层。6)四次光刻，在器件两端进行P型隔离穿透区注入，LP淀积SIN。7)五次光刻，光刻SIN后，注入N型杂质，生长氧化层。8)剥离残余SIN，生长氧化层。9)六次光刻，光刻后进行P型环状体区注入。10)七次光刻，光刻后进行N型重掺杂区和N型重掺杂环区注入。11)LP淀积正硅酸乙酯(TEOS)。12)七次光刻，刻蚀出接触孔，所述接触孔位于P型环状体区之内和N型穿通区中间。13)金属淀积，八次光刻、反刻铝。14)合金，钝化。15)九次光刻，刻蚀出压焊点。16)低温退火后，进行硅片初测、切割、装架、烧结和封装测试。进一步，所述P型衬底和N型外延层的材料包括体硅、碳化硅、砷化镓、磷化铟或锗硅。进一步，所述晶体管能够是横向的PNP，还能够是横向的NPN和衬底PNP器件。值得说明的是，本专利技术具体为在一种常规的横向双极结型集体管的基础上，在集电区与发射区之间加入了N型环状注入，以及通过优化第一层金属的布局，使金属全覆盖于集电区之上，尺寸超出集电区结深的两倍。理论分析在器件处于反向耐压工作状态下，集电结边缘由于金属场板的覆盖，使得耗尽区扩散时曲率效应大大降低，耐压急剧变大，而N环的加入可以大大的减小器件集电极与发射极之间的漏电流。通过仿真以及实际流片结果得出本专利技术的横向高压双极结型晶体管在其余参数影响不大的情况下，BVcbo提高40％以上、BVceo提高30％以上、漏电能力提升一个量级。本专利技术的技术效果是毋庸置疑的，本专利技术具有以下优点：1)本专利技术在一种常规的横向双极结型集体管的基础上，在集电区与发射区之间加入了N型环状注入，以及通过优化第一层金属的布局，使金属全覆盖于集电区之上，尺寸超出集电区结深的两倍。2)本专利技术具体为理论分析在器件处于反向耐压工作状态下，集电结边缘由于金属场板的覆盖，使得耗尽区扩散时曲率效应大大降低，耐压急剧变大，而N环的加入可以大大的减小器件集电极与发射极之间的漏电流。3)通过仿真以及实际流片结果得出本专利技术的横向高压双极结型晶体管在其余参数影响不大的情况下，BVcbo提高40％以上、BVceo提高30％以上、漏电能力提升一个量级。附图说明图1是本专利技术的一种横向高压双极结型晶体管的立体结构图；图2是本专利技术的一种横向高压双极结型晶体管的平面结构图；图3是本专利技术的一种横向高压双极结型晶体管的N型埋层版图及其器件结构；图4是本专利技术的一种横向高压双极结型晶体管的P型埋层版图及其器件结构；图5是本专利技术的一种横向高压双极结型晶体管的P型隔离穿透区版图及其器件结构；图6是本专利技术的一种横向高压双极结型晶体管的N型穿通区版图及其器件结构；图7是本专利技术的一种横向高压双极结型晶体管的有源区版图及其器件结构；图8是本专利技术的一种横向高压双极结型晶体管的P型环状体区107版图及其器件结构；图9是本专利技术的一种横向高压双极结型晶体管的N型重掺杂区版图及其器件结本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种横向高压双极结型晶体管，其特征在于：包括P型衬底(100)、N型埋层(101)、P型埋层(102)、N型外延层(103)、N型重掺杂环区(104)、P型隔离穿透区(105)、N型穿通区(106)、P型环状体区(107)、N型重掺杂区(108)、场氧层(109)、预氧层(110)、TEOS金属前介质层(111)、发射区金属(112)、集电极金属(113)和基极金属(114)；所述N型埋层(101)位于P型衬底(100)上表面的中心位置；所述P型埋层(102)位于P型衬底(100)上表面的两端；所述N型外延层(103)位于N型埋层(101)之上，所述N型外延层(103)与P型衬底(100)、N型埋层(101)和P型埋层(102)相接触；所述P型隔离穿透区(105)与N型外延层(103)的两端相接触，所述P型隔离穿透区(105)的底部与P型埋层(102)的顶部相连；所述N型穿通区(106)位于N型埋层(101)的左端，所述N型穿通区(106)的底部与N型埋层(101)的顶部相连；所述P型环状体区(107)位于N型外延层(103)中间位置，所述P型环状体区(107)包括远端环状区和中心区；所述N型重掺杂区(108)呈环状结构；所述N型重掺杂区(108)的一端位于N型穿通区(106)的中间位置，另一端位于N型外延层(103)中；所述N型重掺杂环区(104)位于P型环状体区(107)的远端环状区和中心区之间的位置；所述场氧层(109)位于N型穿通区(106)上表面的外侧、穿通区(106)和P型环状体区(107)之间的上表面、P型环状体区(107)和N型重掺杂区(108)之间的上表面、N型重掺杂区(108)上表面的外侧；所述N型重掺杂区(108)为位于N型外延层(103)中的一端；所述预氧层(110)位于N型外延层(103)之上的场氧层(109)之间的位置；所述TEOS金属前介质层(111)覆盖在整个器件表面的未开接触孔的位置；所述接触孔分别位于P型环状体区(107)之内和N型穿通区(106)之内，所述接触孔与P型环状体区(107)和N型重掺杂区(108)相接触；所述发射区金属(112)位于P型环状体区(107)中心区的接触孔内；所述发射区金属(112)与P型环状体区(107)和TEOS金属前介质层(111)相接触；所述发射区金属(112)的边缘金属尺寸不超过P型环状体区(107)；所述集电极金属(113)位于P型环状体区(107)的远端环状区的接触孔内；所述集电极金属(113)与P型环状体区(107)和TEOS金属前介质层(111)相接触；所述集电极金属(113)的边缘金属尺寸超出P型环状体区(107)两端的长度为结深1～5倍；所述基极金属(114)位于N型穿通区(106)之内的接触孔中；所述基极金属(114)与N型重掺杂区(108)和TEOS金属前介质层(111)相接触；所述基极金属(114)的边缘金属尺寸不超过N型重掺杂区(108)。...

【技术特征摘要】
1.一种横向高压双极结型晶体管，其特征在于：包括P型衬底(100)、N型埋层(101)、P型埋层(102)、N型外延层(103)、N型重掺杂环区(104)、P型隔离穿透区(105)、N型穿通区(106)、P型环状体区(107)、N型重掺杂区(108)、场氧层(109)、预氧层(110)、TEOS金属前介质层(111)、发射区金属(112)、集电极金属(113)和基极金属(114)；所述N型埋层(101)位于P型衬底(100)上表面的中心位置；所述P型埋层(102)位于P型衬底(100)上表面的两端；所述N型外延层(103)位于N型埋层(101)之上，所述N型外延层(103)与P型衬底(100)、N型埋层(101)和P型埋层(102)相接触；所述P型隔离穿透区(105)与N型外延层(103)的两端相接触，所述P型隔离穿透区(105)的底部与P型埋层(102)的顶部相连；所述N型穿通区(106)位于N型埋层(101)的左端，所述N型穿通区(106)的底部与N型埋层(101)的顶部相连；所述P型环状体区(107)位于N型外延层(103)中间位置，所述P型环状体区(107)包括远端环状区和中心区；所述N型重掺杂区(108)呈环状结构；所述N型重掺杂区(108)的一端位于N型穿通区(106)的中间位置，另一端位于N型外延层(103)中；所述N型重掺杂环区(104)位于P型环状体区(107)的远端环状区和中心区之间的位置；所述场氧层(109)位于N型穿通区(106)上表面的外侧、穿通区(106)和P型环状体区(107)之间的上表面、P型环状体区(107)和N型重掺杂区(108)之间的上表面、N型重掺杂区(108)上表面的外侧；所述N型重掺杂区(108)为位于N型外延层(103)中的一端；所述预氧层(110)位于N型外延层(103)之上的场氧层(109)之间的位置；所述TEOS金属前介质层(111)覆盖在整个器件表面的未开接触孔的位置；所述接触孔分别位于P型环状体区(107)之内和N型穿通区(106)之内，所述接触孔与P型环状体区(107)和N型重掺杂区(108)相接触；所述发射区金属(112)位于P型环状体区(107)中心区的接触孔内；所述发射区金属(112)与P型环...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘建，刘青，税国华，张剑乔，易前宁，陈文锁，
申请(专利权)人：重庆中科渝芯电子有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆,50