一种高压双极晶体管制造技术

本发明专利技术提供了一种高压双极晶体管，包括：N型硅衬底，并在所述N型硅衬底形成有源区和包含N型等电位环的场区；在所述场区的表面设置有氧化硅层，所述氧化硅层的外表面设置有半绝缘多晶硅层，所述半绝缘多晶硅层的外表面依次设置有第一氮化硅层、第一低熔点玻璃层、第二低熔点玻璃层、第二氮化硅层；在所述有源区的表面，设置有介电层，所述介电层的表面设置有第三氮化硅层；通过在半绝缘多晶硅层上设置第一氮化硅层、第一低熔点玻璃层、第二低熔点玻璃层、第二氮化硅层有效保护地半绝缘多晶硅层免受水分，同时，设置适当厚度的氧化硅层，保护硅表面免受这些污染物的侵害，最终，提高高压晶体管的产品良率。晶体管的产品良率。晶体管的产品良率。

【技术实现步骤摘要】
一种高压双极晶体管


[0001]本专利技术涉及半导体技术及其工艺制造领域，特别涉及一种高压双极晶体管。

技术介绍

[0002]已知的高压双极型晶体管包含硅衬底，该衬底中形成有源区和场区，并且在场区和有源区表面上形成多层钝化涂层，包括半绝缘多晶硅层、一层氧化硅，一层玻璃层，另外一层氧化硅层，并开窗口至到硅，形成发射极，基极和集电极的电极。
[0003]但是，这种器件与工艺设计具有许多缺点。首先，存在吸附气体，化合物，有机污染物以及具有不可复制特性的天然氧化硅薄层会导致基极
‑
集电极结反向电压稳定性下降，尤其是在温度升高，反向电流增加和V器件产品良率较低的情况下。其次，氧化硅和一层玻璃层不能有效保护地半绝缘多晶硅层免受水分，活动离子和氧，氮，氢分子扩散的作用，这也会导致反向电压降低，反向电流增加，高压晶体管产品良率降低。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种高压双极晶体管，通过在半绝缘多晶硅层上设置第一氮化硅层、第一低熔点玻璃层、第二低熔点玻璃层、第二氮化硅层有效保护地半绝缘多晶硅层免受水分，同时，设置适当厚度的氧化硅层，保护硅表面免受这些污染物的侵害，最终，提高高压晶体管的产品良率。
[0005]本专利技术提供一种高压双极晶体管，包括：N型硅衬底，并在所述N型硅衬底形成有源区和包含N型等电位环的场区；
[0006]在所述场区的表面设置有氧化硅层，所述氧化硅层的外表面设置有半绝缘多晶硅层，所述半绝缘多晶硅层的外表面依次设置有第一氮化硅层、第一低熔点玻璃层、第二低熔点玻璃层、第二氮化硅层；
[0007]在所述有源区的表面，设置有介电层，所述介电层的表面设置有第三氮化硅层；
[0008]在所述有源区形成发射极、基极和集电极和N型等电位环。
[0009]在一种可能实现的方式中，
[0010]利用标准热氧化、光刻和热扩散方法对所述N型硅衬底进行工艺处理，使得在所述N型硅衬底形成有源区和包含N型等电位环的场区。
[0011]在一种可能实现的方式中，
[0012]所述第一低熔点玻璃层、第二低熔点玻璃层由通过依次沉积厚度为0.05
‑
0.2μm的氮化硅，厚度范围为0.6
‑
1.2μm的低熔点玻璃制成；
[0013]其中，所述第一低熔点玻璃层中采用的低熔点玻璃为磷含量为2.0
‑
7.0WT％的磷硅酸盐玻璃；
[0014]所述第二低熔点玻璃层中采用的低熔点玻璃为硼和磷的总含量为8.0
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10.0wt％，磷含量为3.0
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5.0wt％的硼磷硅酸盐玻璃。
[0015]在一种可能实现的方式中，
[0016]在所述有源区形成发射极、基极和集电极和N型等电位环包括：
[0017]通过光刻和刻蚀，确定发射极、基极和N型等电位环在所述有源区的位置，并基于所述位置，通过铝膜的淀积与随后的光刻与金属刻蚀，在所述有源区形成发射极，基极和N型等电位环，并利用钛、镍钒合金和银层在所述有源区的背面连续沉积形成集电极。
[0018]在一种可能实现的方式中，
[0019]所述氧化硅层所述氧化硅层的厚度为0.5
‑
2.5nm。
[0020]在一种可能实现的方式中，
[0021]所述介电层由硼和磷的总含量为8.0
‑
10.0wt％，磷含量为3.0
‑
5.0wt％的硼磷硅酸盐玻璃形成。
[0022]在一种可能实现的方式中，
[0023]所述第一氮化硅层、第二氮化硅层、第三氮化硅层的厚度为0.05
‑
0.2μm。
[0024]在一种可能实现的方式中，
[0025]所述氧化硅层的厚度范围的确定步骤如下：
[0026]获取所述高压双极晶体管的基本参数的基本信息，并将所述基本信息转换为统一存储格式，且判断格式转换后的基本信息与参数数据库中的信息格式是否一致；
[0027]若一致，利用所述转换后的基本信息，创建所述高压双极晶体管的第一模型；
[0028]否则，基于参数数据库中的信息格式，对所述将所述格式转换后的基本信息进行格式修正；
[0029]在所述第一模型下，设定所述氧化硅层的初始厚度，并设定所述高压双极晶体管各个部件的温度为第一预设温度，且获取在所述初始厚度及第一预设温度下，所述高压双极晶体管的反向电流；
[0030]基于预设的模拟测试模型，在带有加热工作台的探头控制单元上以脉冲模式对所述高压双极晶体管进行加热，直到达到第二预设温度，并获取在加热过程中，记录所述高压双极晶体管的反向电流值，以及在所述反向电流值对应的击穿电压值，并生成反向电流
‑
击穿电压变化对照表；
[0031]以所述高压双极晶体管的额定击穿电压为基准，利用所述反向电流
‑
击穿电压变化对照表，判断在所述氧化硅层的初始厚度下，所述高压双极晶体管的是否随着反向电流的增加而引起的击穿电压漂移；
[0032]若是，改变所述氧化硅层的初始厚度，直到不发生击穿电压漂移；
[0033]否则，以所述初始厚度为基准，按照预设规则将所述初始厚度向两边逐渐扩展，获取不发生击穿电压漂移的上限范围和下限范围；
[0034]基于所述上限范围和下限范围，建立测试模型，并建立传统高压双极晶体管的第二模型；
[0035]分别将所述第一模型、第二模型多次输入所述测试模型中，获取第一测试结果和第二测试结果；
[0036]对所述第一测试结果、第二测试结果进行特征提取，分别获取第一特征、第二特征；
[0037]获取预设的标准特征数据库，将所述第一特征、第二特征与所述标准特征数据库中的标准特征进行匹配；
[0038]确定满足匹配要求的第一特征、第二特征的数量，并基于所述数量分别确定在所述第一模型、第二模型下的产品良率；
[0039]基于所述上限范围，选取在所述第一模型下的产品良率与第二模型下的产品良率的比值最大所对应的取值，作为上限值；
[0040]基于所述下限范围，选取在所述第一模型下的产品良率与第二模型下的产品良率的比值最大所对应的取值，作为下限值；
[0041]基于所述上限值、下限值，确定所述氧化硅层的厚度范围。
[0042]在一种可能实现的方式中，
[0043]基于所述上限范围和下限范围，建立测试模型包括：
[0044]对待检测模型按照功能性进行划分，得到多个部分，并获取对各部分对应的功能，基于所述各部分对应的功能，生成对应的功能代码；
[0045]获取所述各个部分的功能之间的连接结构，并生成对应的连接代码；
[0046]基于所述各部分对应的功能以及功能之间的连接结构，生成对应的逻辑代码；
[0047]基于所述逻辑代码，将所述功能代码与所述连接代码进行融合得到动态文本；
[0048]基于所述待检测模型除本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高压双极晶体管，其特征在于，包括：N型硅衬底，并在所述N型硅衬底形成有源区和包含N型等电位环的场区；在所述场区的表面设置有氧化硅层，所述氧化硅层的外表面设置有半绝缘多晶硅层，所述半绝缘多晶硅层的外表面依次设置有第一氮化硅层、第一低熔点玻璃层、第二低熔点玻璃层、第二氮化硅层；在所述有源区的表面，设置有介电层，所述介电层的表面设置有第三氮化硅层；在所述有源区形成发射极、基极和集电极、N型等电位环。2.根据权利要求1所述的一种高压双极晶体管，其特征在于，利用标准热氧化、光刻和热扩散方法对所述N型硅衬底进行工艺处理，使得在所述N型硅衬底形成有源区和包含N型等电位环的场区。3.根据权利要求1所述的一种高压双极晶体管，其特征在于，所述第一低熔点玻璃层、第二低熔点玻璃层由通过依次沉积厚度为0.05
‑
0.2μm的氮化硅，厚度范围为0.6
‑
1.2μm的低熔点玻璃制成；其中，所述第一低熔点玻璃层中采用的低熔点玻璃为磷含量为2.0
‑
7.0WT％的磷硅酸盐玻璃；所述第二低熔点玻璃层中采用的低熔点玻璃为硼和磷的总含量为8.0
‑
10.0wt％，磷含量为3.0
‑
5.0wt％的硼磷硅酸盐玻璃。4.根据权利要求1所述的一种高压双极晶体管，其特征在于，在所述有源区形成发射极、基极和集电极和N型等电位环包括：通过光刻和刻蚀，确定发射极、基极和N型等电位环在所述有源区的位置，并基于所述位置，通过铝膜的淀积与随后的光刻与金属刻蚀，在所述有源区形成发射极，基极和N型等电位环，并利用钛、镍钒合金和银层在所述有源区的背面连续沉积形成集电极。5.根据权利要求1所述的一种高压双极晶体管，其特征在于，所述氧化硅层所述氧化硅层的厚度为0.5
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2.5nm。6.根据权利要求1所述的一种高压双极晶体管，其特征在于，所述介电层由硼和磷的总含量为8.0
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10.0wt％，磷含量为3.0
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5.0wt％的硼磷硅酸盐玻璃形成。7.根据权利要求1所述的一种高压双极晶体管，其特征在于，所述第一氮化硅层、第二氮化硅层、第三氮化硅层的厚度为0.05
‑
0.2μm。8.根据权利要求1所述的一种高压双极晶体管，其特征在于，所述氧化硅层的厚度范围的确定步骤如下：获取所述高压双极晶体管的基本参数的基本信息，并将所述基本信息转换为统一存储格式，且判断格式转换后的基本信息与参数数据库中的信息格式是否一致；若一致，利用所述转换后的基本信息，创建所述高压双极晶体管的第一模型；否则，基于参数数据库中的信息格式，对所述将所述格式转换后的基本信息进行格式修正；在所述第一模型下，设定所述氧化硅层的初始厚度，并设定所述高压双极晶体管各个部件的温度为第一预设温度，且获取在所述初始厚度及第一预设温度下，所述高压双极晶体管的反向电流；基于预设的模拟测试模型，在带有加热工作台的探头控制单元上以脉冲模式对所述高<...

【专利技术属性】
技术研发人员：林和，牛崇实，洪学天，黄宏嘉，
申请(专利权)人：弘大芯源深圳半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：