双极型晶体管及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种双极型晶体管及其制造方法，双极型晶体管包括内置的续流二极管，续流二极管包括相邻的p型掺杂区和n型掺杂区，半导体衬底基片具有第一主面和第二主面，第一主面设置有第一目标掺杂区，第二主面设置有第二目标掺杂区，第一目标掺杂区为用于制作p型掺杂区的区域，第二目标掺杂区为用于制作n型掺杂区的区域，制造方法包括：向第一目标区域中掺杂p型杂质离子，以形成p型掺杂区；向第二目标区域中注入氢离子，以形成n型掺杂区和复合中心，复合中心用于降低续流二极管的临界饱和电压以及加速反向恢复时间。本发明专利技术采用氢离子注入工艺在n型掺杂层中形成复合中心，能够加速内置的续流二极管的反向恢复速度，提高性能。

Bipolar transistor and its manufacturing method

【技术实现步骤摘要】
双极型晶体管及其制造方法
本专利技术属于半导体器件及制造工艺
，尤其涉及一种双极型晶体管(BipolarJunctionTransistor)及其制造方法。
技术介绍
双极型晶体管是一种电流控制器件，电子和空穴同时参与导电。双极型晶体管体积小、重量轻、耗电少、寿命长、可靠性高，已广泛用于广播、电视、通信、雷达、计算机、自控装置、电子仪器、家用电器等领域，起放大、振荡、开关等作用。用不同的掺杂方式在同一个硅片(半导体衬底基片)上制造出三个掺杂区域，并形成两个PN结(PNjunction)，就构成了晶体管。有些双极型晶体管中，会内置续流二极管(freewheeldiode)。图1示出了一种常见的包含续流二极管的双极型晶体管的结构，该双极型晶体管包括集电极C(为n型掺杂区)、n型掺杂层102、增压环103(为p型掺杂区)、截止环104(为n型掺杂区)、第一p型掺杂层105(作为该双极型晶体管的基极(base))、发射极E(为n型掺杂区，图中所示的3个发射极E在封装过程中通过金属连接，需要说明的是，此处仅举例说明了包括3个发射极E的情况，实际上双极型晶体管可以包括若干个发射极，具体数量由发射极电流的大小需求而定，此为现有技术，所以在此不再赘述)、第一钝化层106(比较典型的可以采用含氧多晶硅(SIPOS)实现，在制作过程中，第一钝化层106被有选择地光刻、腐蚀为多段)、第二钝化层107(比较典型的可以采用氮化硅(SiN)实现)、第三钝化层108(比较典型的可采用正硅酸乙酯(TEOS)实现)。其中，第一p型掺杂层105、n型掺杂层102构成该内置的续流二极管D，图1中以虚线示出了该续流二极管D。其中，n型掺杂层102为该续流二极管的n型区。在制作该续流二极管的n型区的过程中，需要在衬底中进行离子注入，形成n型掺杂层。现有技术中，衬底中进行离子注入以形成该续流二极管的n型区的流程中，往往采用注磷推扩技术。具体参照图1所示，向半导体衬底基片中注入浓度适宜的磷离子，在半导体衬底的目标区域内形成n型掺杂层，该n型掺杂层作为该双极型晶体管中内置的续流二极管的n型区。但采用该方法得到的续流二极管，其反向恢复速度较慢，导致该双极型晶体管的性能不佳。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术中的双极型晶体管中的续流二极管的反向恢复速度较慢导致该双极型晶体管的性能不佳的缺陷，提供一种双极型晶体管及其制造方法。本专利技术通过以下技术方案解决上述技术问题：本专利技术提供了一种双极型晶体管的制造方法，所述双极型晶体管包括内置的续流二极管，所述续流二极管包括相邻的p型掺杂区和n型掺杂区，所述双极型晶体管在半导体衬底基片上制造，所述半导体衬底基片具有第一主面和第二主面，所述第一主面设置有第一目标掺杂区，所述第二主面设置有第二目标掺杂区，所述第一目标掺杂区与所述第二目标掺杂区相邻，所述第一目标掺杂区为用于制作所述p型掺杂区的区域，所述第二目标掺杂区为用于制作所述n型掺杂区的区域，所述双极型晶体管的制造方法包括以下步骤：向所述第一目标区域中掺杂p型杂质离子，以形成所述p型掺杂区；向所述第二目标区域中注入氢离子，以形成所述n型掺杂区和复合中心，所述复合中心用于降低所述续流二极管的临界饱和电压以及加速所述续流二极管的反向恢复时间。较佳地，在向所述第二目标区域中注入氢离子，以形成所述n型掺杂区和复合中心的步骤之前，所述双极型晶体管的制造方法还包括以下步骤：在所述半导体衬底基片的表面设置掩膜，所述掩膜包括阻挡区和透射区，所述阻挡区用于阻挡所述氢离子注入所述半导体衬底基片；所述透射区用于供氢离子穿过，以注入所述半导体衬底基片。较佳地，在向所述第二目标区域中注入氢离子，以形成所述n型掺杂区和复合中心的步骤之后，所述双极型晶体管的制造方法还包括以下步骤：对所述续流二极管的n型掺杂区进行电子辐照。较佳地，向所述第二目标区域中注入氢离子，以形成所述n型掺杂区和复合中心的过程中，对所述续流二极管的n型掺杂区退火，以在所述续流二极管的n型掺杂区内形成所述复合中心。较佳地，所述退火步骤采用炉管退火，退火温度为200-400摄氏度，退火时间为1-5小时。较佳地，所述掩膜包括聚酰亚胺树脂掩膜，或铝掩膜，或氮化硅掩膜。较佳地，所述掩膜的厚度为2-100微米。较佳地，所述退火步骤采用激光退火。较佳地，所述p型杂质离子包括铝离子或镓离子或硼离子。本专利技术还提供了一种双极型晶体管，所述双极型晶体管利用前述的双极型晶体管的制造方法制造。本专利技术的积极进步效果在于：本专利技术的双极型晶体管及其制造方法中，在制作双极型晶体管的续流二极管的n型区的步骤中，采用氢离子注入工艺，取代现有技术中的磷离子注入工艺，再经退火激活，使得氢离子在该n型掺杂层中形成复合中心，一箭双雕，该复合中心能够同时降低所述续流二极管的临界饱和电压和加速所述续流二极管的反向恢复时间，从而缩短其反向恢复时间，提高该双极型晶体管的性能。附图说明图1为现有技术的一种双极型晶体管的结构示意图。图2为本专利技术的一较佳实施例的双极型晶体管的制造方法的流程图。图3为本专利技术的一较佳实施例的双极型晶体管的制造方法制造的第一种双极型晶体管的结构示意图。图4为本专利技术的一较佳实施例的双极型晶体管的制造方法的第一种可选的实施方式制造形成第一n型掺杂区的状态示意图。图5为本专利技术的一较佳实施例的双极型晶体管的制造方法制造的第二种双极型晶体管的结构示意图。图6为本专利技术的一较佳实施例的双极型晶体管的制造方法的第二种可选的实施方式制造形成改进的n型掺杂层的状态示意图。具体实施方式下面通过实施例的方式进一步说明本专利技术，但并不因此将本专利技术限制在所述的实施例范围之中。本实施例提供一种双极型晶体管的制造方法，用于制作包括内置的续流二极管的双极型晶体管，该续流二极管包括相邻的p型掺杂区和n型掺杂区，双极型晶体管在半导体衬底基片上制造，半导体衬底基片具有第一主面和第二主面，第一主面设置有第一目标掺杂区，第二主面设置有第二目标掺杂区，第一目标掺杂区与第二目标掺杂区相邻，第一目标掺杂区为用于制作p型掺杂区的区域，第二目标掺杂区为用于制作n型掺杂区的区域，如图2所示，该双极型晶体管的制造方法包括以下步骤：步骤S401、在半导体衬底基片的表面设置掩膜；步骤S402、向第一目标区域中掺杂p型杂质离子，以形成p型掺杂区；步骤S403、向第二目标区域中注入氢离子，以形成n型掺杂区和复合中心；其中，所述复合中心用于降低所述续流二极管的临界饱和电压以及加速所述续流二极管的反向恢复时间。具体为，对所述续流二极管的n型掺杂区退火，以在所述续流二极管的n型掺杂区内形成所述复合中心。步骤S404、对续流二极管的n型掺杂区进行电子辐照。在步骤S401中，掩膜包括阻挡区和透射区，阻挡区用于阻挡杂质离子注入半导体衬底基片；透射区用于供杂质离子穿过，以注入半导体衬底基片。...

【技术保护点】
1.一种双极型晶体管的制造方法，其特征在于，所述双极型晶体管包括内置的续流二极管，所述续流二极管包括相邻的p型掺杂区和n型掺杂区，所述双极型晶体管在半导体衬底基片上制造，所述半导体衬底基片具有第一主面和第二主面，所述第一主面设置有第一目标掺杂区，所述第二主面设置有第二目标掺杂区，所述第一目标掺杂区与所述第二目标掺杂区相邻，所述第一目标掺杂区为用于制作所述p型掺杂区的区域，所述第二目标掺杂区为用于制作所述n型掺杂区的区域，所述双极型晶体管的制造方法包括以下步骤：/n向所述第一目标区域中掺杂p型杂质离子，以形成所述p型掺杂区；/n向所述第二目标区域中注入氢离子，以形成所述n型掺杂区和复合中心，所述复合中心用于降低所述续流二极管的临界饱和电压以及加速所述续流二极管的反向恢复时间。/n

【技术特征摘要】
1.一种双极型晶体管的制造方法，其特征在于，所述双极型晶体管包括内置的续流二极管，所述续流二极管包括相邻的p型掺杂区和n型掺杂区，所述双极型晶体管在半导体衬底基片上制造，所述半导体衬底基片具有第一主面和第二主面，所述第一主面设置有第一目标掺杂区，所述第二主面设置有第二目标掺杂区，所述第一目标掺杂区与所述第二目标掺杂区相邻，所述第一目标掺杂区为用于制作所述p型掺杂区的区域，所述第二目标掺杂区为用于制作所述n型掺杂区的区域，所述双极型晶体管的制造方法包括以下步骤：
向所述第一目标区域中掺杂p型杂质离子，以形成所述p型掺杂区；
向所述第二目标区域中注入氢离子，以形成所述n型掺杂区和复合中心，所述复合中心用于降低所述续流二极管的临界饱和电压以及加速所述续流二极管的反向恢复时间。


2.如权利要求1所述的双极型晶体管的制造方法，其特征在于，在向所述第二目标区域中注入氢离子，以形成所述n型掺杂区和复合中心的步骤之前，所述双极型晶体管的制造方法还包括以下步骤：
在所述半导体衬底基片的表面设置掩膜，所述掩膜包括阻挡区和透射区，所述阻挡区用于阻挡所述氢离子注入所述半导体衬底基片；所述透射区用于供氢离子穿过，以注入所述半导体衬底基片。


3.如权利要求1所述的双极型晶体管的制造方法，其特征在于，在向所述第二目标区域...

【专利技术属性】
技术研发人员：王学良，刘建华，袁志巧，闵亚能，
申请(专利权)人：上海先进半导体制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31