一种基于非极性隔离带的NPN器件及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种基于非极性隔离带的NPN器件，包括P型衬底、N型埋层、N型外延层，N型外延层的两端分别设有第一隔离带；两条第一隔离带之间，依次形成有P型深阱区、第二隔离带和第一扩散区；P型深阱区内分别形成有第二扩散区和第三扩散区；N型外延层上形成有第一绝缘层，第一绝缘层上形成有第二绝缘层；第二绝缘层上依次间隔设有第一金属、第二金属和第三金属；第一金属深入第二扩散区内；第二金属深入第三扩散区内；第三金属深入第一扩散区内。本发明专利技术可应用到集成度较高的电路中，且能够满足中高等的工作电压和工作频率。的工作电压和工作频率。的工作电压和工作频率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于非极性隔离带的NPN器件及其制备方法


[0001]本专利技术属于半导体器件
，尤其涉及一种基于非极性隔离带的NPN器件及其制备方法。

技术介绍

[0002]目前，比较成熟的集成电路工艺中的NPN结构均采用双极型掺杂隔离，该结构的特点是工作电压和工作频率较低，在低电压低工作频率领域中，该结构由于成本较低，从而被广泛应用。但是，当应用场景要求达到更高的工作电压和工作频率时，该结构的产品已经无法满足需求。例如在中等电压，电压达到80V，以及更高电压的应用场合下，NPN基本上是以分离器件的形式出现，而不是以集成电路的形式出现，这使得某些必须使用NPN器件的线路构架和电路集成度受到限制。
[0003]传统双极型集成电路工艺中，工作电压主要是与集电极和发射极之间的击穿电压VCEO有关，同时，在VCEO满足要求后，还需要集电极与基极之间的横向击穿电压VCBO大于VCEO，工艺上通过控制CB的N+与P+间距来提高该结构的击穿电压。且传统结构上的N+与P+在击穿之前存在寄生电容，在开关特性中该电容的不断充放电会制约器件的工作频率。因此，传统双极型集成电路工艺中NPN结构的耐压能力和工作频率都受到结构特性的制约，使得该结构不能满足高的工作电压和工作频率。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于非极性隔离带的NPN器件及其制备方法，该NPN结构可应用到集成度较高的电路中，且能够满足中高等的工作电压和工作频率。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术的技术方案是：
[0006]一种基于非极性隔离带的NPN器件，包括P型衬底；所述P型衬底上形成有N型埋层，所述N型埋层上形成有N型外延层，所述N型外延层的两端分别设有向下延伸且穿过N型埋层深入P型衬底内、并填充有非极性材料的第一隔离带；
[0007]两条所述第一隔离带之间，从左至右依次形成有P型深阱区、第二隔离带和第一扩散区；其中，第二隔离带和第一扩散区均向下延伸至N型埋层内；
[0008]所述P型深阱区内分别形成有第二扩散区和第三扩散区；所述N型外延层上形成有第一绝缘层，所述第一绝缘层上形成有第二绝缘层；
[0009]所述第二绝缘层上从左至右依次间隔设有第一金属、第二金属和第三金属；所述第一金属向下延伸穿过第一绝缘层深入第二扩散区内；所述第二金属向下延伸穿过第一绝缘层深入第三扩散区内；所述第三金属向下延伸穿过第一绝缘层深入第一扩散区内。
[0010]上述的一种基于非极性隔离带的NPN器件，所述第三扩散区是NPN结构器件的基区，第二扩散区是NPN器件的发射区，所述N型外延层是NPN器件的集电区。
[0011]上述的一种基于非极性隔离带的NPN器件，所述第一扩散区和第二扩散区均为N型
扩散区，第三扩散区为P型扩散区；所述第一扩散区、第二扩散区和第三扩散区形成NPN器件；
[0012]所述第二扩散区与第一金属连接形成NPN结构器件的发射极；所述第三扩散区与第二金属连接形成NPN器件的基极；所述第一扩散区、N型埋层、N型外延层与第三金属连接形成NPN器件的集电极。
[0013]上述的一种基于非极性隔离带的NPN器件，所述第一隔离带和第二隔离带均由非极性材料多晶硅构成，用于保护NPN器件实现电隔离。
[0014]上述的一种基于非极性隔离带的NPN器件的制备方法，包括以下步骤：
[0015]步骤1)提供P型衬底，在P型衬底上形成N型埋层，并对N型埋层进行光刻和扩散；
[0016]步骤2)于N型埋层上形成N型外延层；
[0017]步骤3)于N型外延层内刻蚀第一扩散区，所述第一扩散区向下延伸，深入至N型埋层内；
[0018]步骤4)于N型外延层内且位于第一扩散区左侧形成P型深阱区，对P型深阱区进行光刻和扩散，并在P型深阱区内形成第三扩散区，对第三扩散区进行光刻和扩散；
[0019]步骤5)于P型深阱区内且位于第三扩散区左侧形成第二扩散区，对第二扩散区进行光刻和扩散；
[0020]步骤6)于N型外延层两端进行一次挖槽，左端的挖槽位于P型深阱区左侧，右端挖槽位于第一扩散区右侧，且两端挖槽均向下延伸，穿过N型埋层，深入P型衬底内；
[0021]步骤7)于N型外延层内位于P型深阱区与第一扩散区之间进行二次挖槽，且二次挖槽向下延伸，深入N型埋层内；
[0022]步骤8)于一次挖槽内和二次挖槽内均沉淀非极性材料；所述一次挖槽内沉淀非极性材料形成第一隔离带，所述二次挖槽内沉淀非极性材料形成第二隔离带；
[0023]步骤9)于第二扩散区、第三扩散区和第一扩散区内分别光刻接触孔，并在接触孔内依次淀积并反刻第一金属、第二金属和第三金属；然后于N型外延层上淀积第一绝缘层，于第一绝缘层上淀积第二绝缘层。
[0024]上述的一种基于非极性隔离带的NPN器件的制备方法，所述N型外延层的厚度大于基区扩散结深+集电结耗尽宽度+埋层上推距离的总和。
[0025]上述的一种基于非极性隔离带的NPN器件的制备方法，所述非极性材料包括多晶硅。
[0026]上述的一种基于非极性隔离带的NPN器件的制备方法，所述第一金属、第二金属和第三金属均为铝合金材料。
[0027]上述的一种基于非极性隔离带的NPN器件的制备方法，所述第一次挖槽和第二次挖槽均通过深槽刻蚀机进行光刻之后刻蚀完成。
[0028]本专利技术的技术效果和优点：
[0029]本专利技术提供的一种基于非极性隔离带的NPN器件，通过在N型外延层上挖槽，并在挖槽内沉淀非极性材料形成隔离带，可将集电极对PN结隔离的击穿电压转化为对非极性材料隔离带击穿电压，使得相同条件下NPN器件的耐压能力变高；通过隔离带可以消除集电区和N/P型隔离带产生的寄生电容，结电容变小，使得器件的频率特性更好；通过隔离带可以有效缩短隔离带与基极的间距，从而提高面积的使用率，降低成本。
附图说明
[0030]图1是本专利技术的结构示意图；
[0031]图2是本专利技术的NPN器件结构示意图及NPN器件电路符号图；
[0032]图3是本专利技术制备步骤1)的结构示意图；
[0033]图4是本专利技术制备步骤2)的结构示意图；
[0034]图5是本专利技术制备步骤3)的结构示意图；
[0035]图6是本专利技术制备步骤4)的结构示意图；
[0036]图7是本专利技术制备步骤5)的结构示意图；
[0037]图8是本专利技术制备步骤6)的结构示意图；
[0038]图9是本专利技术制备步骤7)的结构示意图；
[0039]图10是本专利技术制备步骤8)的结构示意图；
[0040]图11是本专利技术制备步骤9)的结构示意图。
[0041]图中标记：1、P型衬底；2、N型埋层；3、N型外延层；4、P型深阱区；5、第二扩散区；6、第一扩散区；7、第二隔离带；8、第一隔离带；9、第三扩散区；10、第一绝缘层；11、第二绝缘层；12、第一金属；13、第二金属；14、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于非极性隔离带的NPN器件，其特征在于：包括P型衬底(1)，所述P型衬底(1)上形成有N型埋层(2)，所述N型埋层(2)上形成有N型外延层(3)，所述N型外延层(3)的两端分别设有向下延伸且穿过N型埋层(2)深入P型衬底(1)内、并填充有非极性材料的第一隔离带(8)；两条所述第一隔离带(8)之间，从左至右依次形成有P型深阱区(4)、第二隔离带(7)和第一扩散区(6)；其中，第二隔离带(7)和第一扩散区(6)均向下延伸至N型埋层(2)内；所述P型深阱区(4)内分别形成有第二扩散区(5)和第三扩散区(9)；所述N型外延层(3)上形成有第一绝缘层(10)，所述第一绝缘层(10)上形成有第二绝缘层(11)；所述第二绝缘层(11)上从左至右依次间隔设有第一金属、第二金属和第三金属；所述第一金属(12)向下延伸穿过第一绝缘层(10)深入第二扩散区(5)内；所述第二金属(13)向下延伸穿过第一绝缘层(10)深入第三扩散区(9)内；所述第三金属(14)向下延伸穿过第一绝缘层(10)深入第一扩散区(6)内。2.根据权利要求1所述的一种基于非极性隔离带的NPN器件，其特征在于：所述第三扩散区(9)是NPN器件的基区，第二扩散区(5)是NPN器件的发射区，所述N型外延层(3)是NPN器件的集电区。3.根据权利要求2所述的一种基于非极性隔离带的NPN器件，其特征在于：所述第一扩散区(6)和第二扩散区(5)均为N型扩散区，第三扩散区(9)为P型扩散区；所述第一扩散区(6)、第二扩散区(5)和第三扩散区(9)形成的结构为NPN器件；所述第二扩散区(5)与第一金属(12)连接形成NPN结构器件的发射极；所述第三扩散区(9)与第二金属(13)连接形成NPN器件的基极；所述第一扩散区(6)、N型埋层(2)、N型外延层(3)与第三金属(14)连接形成NPN器件的集电极。4.根据权利要求1所述的一种基于非极性隔离带的NPN器件，其特征在于：所述第一隔离带(8)和第二隔离带(7)均由非极性材料多晶硅构成，用于保护NPN器件实现电隔离。5.一种基于非极性隔离带的NPN器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1)在...

【专利技术属性】
技术研发人员：何涛泳，霍玉苓，
申请(专利权)人：深圳市兰科半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：