一种具有浮置环结构的双极型晶体管制造技术

本发明专利技术涉及一种具有浮置环结构的双极型三极管，自下而上包括衬底、缓冲区、集电区、基区以及发射区，在所述基区和集电区的边界处分别成形有欧姆接触区，发射极位于所述发射区上，集电极位于所述集电区的欧姆接触区之上，基极位于所述基区的欧姆接触区之上，在所述集电区的欧姆接触区周围成形有多个浮置环，所述浮置环位于所述集电区表面，并靠近所述欧姆接触区。上述方案有效避免了现有技术中LBJT在集电极欧姆接触区的边缘产生过高的电场强度，抑制阻断电压提高的技术问题，是一种可以承担更高的阻断电压的具有浮置环的双极型晶体管。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种具有浮置环结构的双极型三极管，自下而上包括衬底、缓冲区、集电区、基区以及发射区，在所述基区和集电区的边界处分别成形有欧姆接触区，发射极位于所述发射区上，集电极位于所述集电区的欧姆接触区之上，基极位于所述基区的欧姆接触区之上，在所述集电区的欧姆接触区周围成形有多个浮置环，所述浮置环位于所述集电区表面，并靠近所述欧姆接触区。上述方案有效避免了现有技术中LBJT在集电极欧姆接触区的边缘产生过高的电场强度，抑制阻断电压提高的技术问题，是一种可以承担更高的阻断电压的具有浮置环的双极型晶体管。【专利说明】一种具有浮置环结构的双极型晶体管
本专利技术涉及一种双极型晶体管，具体地说是一种具有浮置环的平面型双极型晶体管，属于电力电子集成
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技术介绍
随着电子技术的发展，电力电子技术的应用越来越广泛。由于电力电子装置的复杂性，使得它的普及和推广存在着一定的障碍。电力电子集成可以将复杂的电力电子元件通过集成的方式设置，大大简化了电子元件的复杂性，因此国际电力电子学界普遍认为，电力电子集成技术是解决电力电子技术发展所面临的障碍的最有希望的出路。在电力电子集成元件中，平面型电力电子器件由于耐高压且易于集成的特性在电力电子集成领域具有巨大的应用潜力。横向双极型晶体管(LBJT)是以两个反向连结的PN结组成的NPN或者PNP为基本结构，通过基 集电流驱动来获得其开关特效的电力电子器件。横向双极型晶体管(LBJT)在较低的偏置电压下可以获得更高的电流密度，高温性能稳定，与绝缘栅双极型晶体管(IGBT)相比，由于IGBT中具有绝缘栅型晶体管(MOS)结构，MOS结构存在易氧化、稳定性差的问题，因此横向双极型晶体管(LBJT)具有更好的抗氧化性和稳定性。无论是LBJT还是IGBT，为了保证其在电路中稳定的工作，都需要具有较好的抗电压击穿性能。如中国专利文献CN102610638A中公开了一种用于功率集成电路的S1-BJT器件及其制作方法，自下而上包括SiC衬底、P型缓冲层、η型集电区、P型基区、η型发射区、钝化层、P型欧姆接触位于P型基区的两侧、η型欧姆接触位于η型发射区两侧、发射极位于η型发射区上、基极位于P型欧姆接触上、集电极位于η型欧姆接触区上，在集电区与基区界面处设有长度为0.2-0.6um的保护环，在基集电极处设置有场板。在该技术方案中，在基区和集电区之间增加了保护环结构，提高了基极和集电极之间的阻断电压，因此可以明显的提高器件的击穿电压。虽然通过所述保护环减缓了空间电场在基极和集电极的边界聚集，但是，容易导致集电极欧姆接触区的边缘具有过高的电场强度，这样就制约了双极性三极管的阻断电压的提高。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是现有技术中LBJT在集电极欧姆接触区的边缘产生过高的电场强度，抑制阻断电压提高的技术问题，从而提供一种可以承担更高的阻断电压的具有浮置环的双极型晶体管。为解决上述技术问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的:一种具有浮置环结构的双极型三极管，自下而上包括衬底、缓冲区、集电区、基区以及发射区，在所述基区和集电区的边界处分别成形有欧姆接触区，发射极位于所述发射区上，集电极位于所述集电区的欧姆接触区之上，基极位于所述基区的欧姆接触区之上，在所述集电区的欧姆接触区周围成形有多个浮置环，所述浮置环位于所述集电区表面，并靠近所述欧姆接触区。所述浮置环设置1-100个。所述浮置环设置40个。所述浮置环在所述集电区的欧姆接触区周围均匀设置。所述浮置环与所述集电区的欧姆接触区的距离为0.lum-lOum。所述浮置环为在所述集电区的漂移区通过离子注入并退火形成的环形浮空区域。所述离子为硼离子、铝离子。在所述基区与所述集电区的边界处也设置有浮置环。所述衬底为P+碳化硅衬底，所述缓冲区为P型碳化硅外延层。所述双极型三极管为PNP或NPN型横向双极型三极管。本专利技术的上述技术方案相比现有技术具有以下优点:(I)本专利技术所述的具有浮置环结构的双极型三极管，包括衬底、缓冲区、集电区、基区以及发射区，在所述基区和集电区的边界处分别成形有欧姆接触区，发射极位于所述发射区上，集电极位于所述集电区的欧姆接触区之上，基极位于所述基区的欧姆接触区之上，在所述集电区的欧姆接触区周围成形有多个浮置环，所述浮置环位于所述集电区表面，并靠近所述欧姆接触区。所述浮置环自身存在的空间电荷与所述集电区漂移区内空间电荷去连成一片，增加了漂移区空间电荷的面积，由于所述浮置环位于集电区的表面且在所述欧姆接触区的周围，这样大大减缓了空间电场在所述集电区的欧姆接触区边缘的聚集，使双极型晶体管的漂移区内急剧上升的电场变得平缓，从而使得相同漂移区长度可以承担更高的阻断电压，击穿电压最高可以提升40%以上。上述方案有效避免了现有技术中LBJT在集电极欧姆接触区的边缘产生过高的电场强度，抑制阻断电压提高的技术问题，是一种可以承担更高的阻断电压的具有浮置环的双极型晶体管。(2)本专利技术所述的具有浮置环结构的双极型三极管，所述浮置环可以设置1-100个，优选20或40个，均匀设置在所述集电区的欧姆接触区周围，有效缓解集电极欧姆接触区的边缘产生过高的电场强度，且进一步保证了所述集电区欧姆接触区的边缘周围电压的均匀性，在提高所述阻断电压的同时确保其稳定性。(3)本专利技术所述的具有浮置环结构的双极型三极管，所述浮置环与所述集电区的欧姆接触区的距离为0.lum-lOum，优选0.5um，此处的浮置环离集电区的欧姆接触区距离根据集电区宽度及掺杂浓度决定。在此距离范围内设置所述浮置环，可以更好的减缓所述集电区的欧姆接触区边缘处的电场增强，使得在所述边缘区内急剧上升的电场变得平缓，提高了阻断电压，击穿电压可以提高40%，具有很好的效果。(4)本专利技术所述的具有浮置环结构的双极型三极管，所述浮置环为在所述集电区的漂移区通过离子注入并退火形成的环形浮空区域，所述离子为硼离子、铝离子，此处形成所述浮置环的工艺简单，相对于其他提高碳化硅LBJT阻断电压等级、减少通态损耗的技术，更能节约成本，以相对较低的成本获取了更好的工作性能。(5)本专利技术所述的具有浮置环结构的双极型三极管，所述衬底为P+碳化硅衬底，所述缓冲区为P型碳化硅外延层，所述双极型三极管为PNP或NPN型，可以根据需要进行选择，具有很好的实用性。【专利附图】【附图说明】为了使本专利技术的内容更容易被清楚的理解，下面结合附图，对本专利技术作进一步详细的说明，其中，图1是本专利技术所述的具有浮置环结构的双极型三极管结构示意图；图中附图标记表示为:2_衬底，3-缓冲层，4-集电区，5-欧姆接触区，6-基区，7-欧姆接触区，8-集电极，9-浮置环，10-发射区，11-基极，12-发射极。【具体实施方式】实施例1:本专利技术所述的具有浮置环结构的双极型三极管的结构如图1所示，此处的双极型三极管为NPN型的横向双极型三极管(LBJT)，其自下而上包括衬底2、缓冲区3、集电区4、基区6以及发射区10，在所述基区6和集电区4的边界处分别成形有欧姆接触区7、5，发射极12位于所述发射区10上，集电极8位于所述集电区4的欧姆接触区5之上，基极11位于所述基区6的欧姆接触区7之上，。在本实施例中，所述衬底2为P+碳化硅衬底，向上一层本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有浮置环结构的双极型三极管，自下而上包括衬底、缓冲区、集电区、基区以及发射区，在所述基区和集电区的边界处分别成形有欧姆接触区，发射极位于所述发射区上，集电极位于所述集电区的欧姆接触区之上，基极位于所述基区的欧姆接触区之上，其特征在于：在所述集电区的欧姆接触区周围成形有多个浮置环，所述浮置环位于所述集电区表面，并靠近所述欧姆接触区。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：崔京京，张作钦，
申请(专利权)人：苏州英能电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32