一种双极型晶体管结构及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种双极型晶体管结构及其制作方法，通过在双极型晶体管结构中使用导电埋层取代常规的注入埋层，可在集电极串联电阻上的部分区域实现金属互连，因而可大幅降低集电极串联总体串联电阻，从而有效提高了器件性能；同时，通过使用导电埋层取代注入埋层，可以无需使用外延工艺，直接在衬底上形成双极型晶体管，从而降低了工艺成本。

A Bipolar Transistor Structure and Its Fabrication Method

The invention discloses a bipolar transistor structure and its fabrication method. By using a conductive buried layer instead of a conventional injection buried layer in the bipolar transistor structure, metal interconnection can be realized in some areas of the collector series resistance, thus greatly reducing the total series resistance of the collector series, thereby effectively improving the performance of the collector series resistance. At the same time, by using conductive buried layer instead of implanted buried layer, bipolar transistors can be directly formed on the substrate without using epitaxy technology, thus reducing the process cost.

【技术实现步骤摘要】
一种双极型晶体管结构及其制作方法
本专利技术涉及半导体制造
，更具体地，涉及一种可减小集电极电阻的双极型晶体管结构及其制作方法。
技术介绍
通常，双极型晶体管被用在双极工艺、双极型晶体管+互补型MOS晶体管工艺(Bipolar+CMOS：BiCMOS)或锗硅BiCMOS工艺中。由于这些工艺都是平面工艺，而垂直型双极型晶体管的电流需要从发射极垂直进入基区，最后被集电极收集。因此，在垂直型双极型晶体管的电流路径上存在着一系列的寄生电阻，从而影响了双极型晶体管的性能。上述双极型晶体管的寄生电阻中，集电极电阻的大小对高频电路和高速数字电路的性能都同时有着重要的影响。其中，在高频交流电路中，集电极串联电阻过高，会降低双极型晶体管的截止频率，并增加集电极和发射极之间的饱和压降；而在高速数字电路中，集电极串联电阻的增加，将降低器件的特征频率和最大电流驱动能力。如图1所示，其为常规NPN双极型晶体管的结构截面图。图中器件使用P型衬底10。为了减小集电极串联电阻，在制作N型外延层13之前，先进行N型埋层12的注入和退火，然后在N型外延层13上进行实现器件之间隔离的沟槽隔离11工艺。N+发射极15位于P型基区16的上方，P型基区16则通过P+基极14从表面引出。而使用N型穿透层18则可以进一步减小集电极串联电阻。上述NPN双极型晶体管中的电流路径如图1中箭头所示，电流从N+发射极15流出，通过P型基区16、N型外延层13、N型埋层12、N型穿透层18，最终从集电极17流出。由于其电流路径上的串联电阻全部由半导体材料中进行N型或P型的掺杂构成，因而这一电流路径上的电阻率将主要取决于掺杂浓度。而通过掺杂来实现半导体的低电阻率，其作用是非常有限的。上述电流路径上的方块电阻通常在几十到几百欧姆之间。如果能够进一步降低电流路径上的串联电阻，则双极型晶体管的截止频率、特征频率和最大电流驱动能力等性能都能够得到进一步提高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种可减小集电极电阻的双极型晶体管结构及其制作方法。为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：本专利技术提供了一种双极型晶体管结构，包括：设于第一型衬底上的第二型基极、第一型发射极、第一型集电极；设于第一型衬底上且包围第二型基极、第一型发射极的第二型基区；设于第一型衬底上且包围第一型集电极的第一型穿透层；以及设于第一型衬底上且相邻位于第二型基区和第一型穿透层下方的导电埋层；所述导电埋层用于将由第一型发射极流出的电流传导收集至第一型集电极。优选地，所述导电埋层的宽度在垂直投影方向上将第一型发射极和第一型集电极完全覆盖。优选地，所述导电埋层为金属埋层或金属化合物埋层。优选地，还包括设于第一型衬底上的沟槽隔离，所述沟槽隔离围绕第二型基区、第一型穿透层和导电埋层设置。优选地，还包括介质隔离层，覆盖于沟槽隔离和导电埋层底部的第一型衬底底面表面。优选地，所述第一型为N型或P型，所述第二型为P型或N型。优选地，所述第一型衬底为N型衬底，第二型基极为P+基极，第一型发射极为N+发射极、第一型集电极为N+集电极，第二型基区为P型基区，第一型穿透层为N型穿透层；或者，所述第一型衬底为P型衬底，第二型基极为N+基极，第一型发射极为P+发射极、第一型集电极为P+集电极，第二型基区为N型基区，第一型穿透层为P型穿透层。本专利技术还提供了一种双极型晶体管结构的制作方法，包括：提供一第一型衬底，在所述第一型衬底的正面上形成沟槽隔离、第一型穿透层、第二型基极、第一型发射极、第二型基区和第一型集电极；将第一型衬底倒置，并将所述第一型衬底的正面表面与一载片进行粘合，然后进行退火；对所述第一型衬底的背面进行减薄，使减薄后的第一型衬底背面停止在沟槽隔离的底部位置；在第一型穿透层和第二型基区底部上方的第一型衬底的背面形成一个沟槽；在所述沟槽内进行金属或金属化合物的填充，形成导电埋层；在所述第一型衬底的背面表面形成介质隔离层。优选地，所述第一型为N型或P型，所述第二型为P型或N型。优选地，所述第一型衬底为N型衬底，第二型基极为P+基极，第一型发射极为N+发射极、第一型集电极为N+集电极，第二型基区为P型基区，第一型穿透层为N型穿透层；或者，所述第一型衬底为P型衬底，第二型基极为N+基极，第一型发射极为P+发射极、第一型集电极为P+集电极，第二型基区为N型基区，第一型穿透层为P型穿透层。从上述技术方案可以看出，本专利技术通过在双极型晶体管结构中使用导电埋层取代常规的注入埋层，可在集电极串联电阻上的部分区域实现金属互连，因而可大幅降低集电极串联总体串联电阻，从而有效提高了器件性能；同时，通过使用导电埋层取代注入埋层，可以无需使用外延工艺，直接在衬底上形成双极型晶体管，从而降低了工艺成本。附图说明图1是现有的一种NPN双极型晶体管的结构示意图；图2是本专利技术一较佳实施例的一种双极型晶体管结构示意图；图3-图9是本专利技术一较佳实施例的一种双极型晶体管结构的制作方法工艺步骤示意图。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术的具体实施方式作进一步的详细说明。需要说明的是，在下述的具体实施方式中，在详述本专利技术的实施方式时，为了清楚地表示本专利技术的结构以便于说明，特对附图中的结构不依照一般比例绘图，并进行了局部放大、变形及简化处理，因此，应避免以此作为对本专利技术的限定来加以理解。在以下本专利技术的具体实施方式中，请参阅图2，图2是本专利技术一较佳实施例的一种双极型晶体管结构示意图。如图2所示，本专利技术的一种双极型晶体管结构，可包括设于第一型衬底20上的沟槽隔离21、第二型基区23、第一型穿透层27、第二型基极24、第一型发射极25、第一型集电极26以及导电埋层22等结构组成部分。请参阅图2。第二型基极24、第一型发射极25、第一型集电极26可位于第一型衬底20的正面表面上；并且，第二型基极24、第一型发射极25还位于第二型基区23中的上方，从而第二型基区23将第二型基极24、第一型发射极25包围起来；同时，第一型集电极26还位于第一型穿透层27中的上方，从而第一型穿透层27将第一型集电极26包围起来。第二型基区23通过第二型基极24从第一型衬底20表面引出；而使用第一型穿透层27则可以减小集电极串联电阻。导电埋层22相邻位于第二型基区23和第一型穿透层27下方的第一型衬底20上；导电埋层22的底部(底面)可位于或靠近第一型衬底20的背面表面。导电埋层22用于将由第一型发射极25流出的电流传导收集至第一型集电极26。常规NPN双极型晶体管中的电流路径如图1中箭头所示，电流从N+发射极流出，通过P型基区、N型外延层、N型埋层、N型穿透层，最终从集电极流出。因此，如果能够进一步降低如图1中所示的电流路径上的串联电阻，则双极型晶体管的截止频率、特征频率和最大电流驱动能力等性能就能够进一步提高。本专利技术通过在双极型晶体管结构中使用导电埋层22取代常规的注入埋层，即在器件的电流路径上进行导电埋层22的设置，可在集电极串联电阻上的部分区域实现金属互连,从而使得从第一型发射极25流出的电流可以直接通过导电埋层22被第一型集电极26完全收集，因而可大幅降低集电极串联总体串联电阻，使得双极型晶体管的截止频率、特征频率和最大电流驱动能力等性能指标能够进一步优化和提升本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双极型晶体管结构，其特征在于，包括：设于第一型衬底上的第二型基极、第一型发射极、第一型集电极；设于第一型衬底上且包围第二型基极、第一型发射极的第二型基区；设于第一型衬底上且包围第一型集电极的第一型穿透层；以及设于第一型衬底上且相邻位于第二型基区和第一型穿透层下方的导电埋层；所述导电埋层用于将由第一型发射极流出的电流传导收集至第一型集电极。

【技术特征摘要】
1.一种双极型晶体管结构，其特征在于，包括：设于第一型衬底上的第二型基极、第一型发射极、第一型集电极；设于第一型衬底上且包围第二型基极、第一型发射极的第二型基区；设于第一型衬底上且包围第一型集电极的第一型穿透层；以及设于第一型衬底上且相邻位于第二型基区和第一型穿透层下方的导电埋层；所述导电埋层用于将由第一型发射极流出的电流传导收集至第一型集电极。2.根据权利要求1所述的双极型晶体管结构，其特征在于，所述导电埋层的宽度在垂直投影方向上将第一型发射极和第一型集电极完全覆盖。3.根据权利要求1所述的双极型晶体管结构，其特征在于，所述导电埋层为金属埋层或金属化合物埋层。4.根据权利要求1所述的双极型晶体管结构，其特征在于，还包括设于第一型衬底上的沟槽隔离，所述沟槽隔离围绕第二型基区、第一型穿透层和导电埋层设置。5.根据权利要求4所述的双极型晶体管结构，其特征在于，还包括介质隔离层，覆盖于沟槽隔离和导电埋层底部的第一型衬底底面表面。6.根据权利要求1-5任意一项所述的双极型晶体管结构，其特征在于，所述第一型为N型或P型，所述第二型为P型或N型。7.根据权利要求6所述的双极型晶体管结构，其特征在于，所述第一型衬底为N型衬底，第二型基极为P+基极，第一型发射极为N+发射极、第一型集电极为N+集电极，第二型基区为P型基区，第一型穿透层为N...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾学强，范春晖，王言虹，奚鹏程，
申请(专利权)人：上海集成电路研发中心有限公司，成都微光集电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31