專利名稱：雙極晶體管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種雙極晶體管(BJT)。
背景技術(shù)：
請參閱圖1，這是一種現(xiàn)有的雙極晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖。PNP型雙極晶體管與NPN 型雙極晶體管的結(jié)構(gòu)相同，只是各部分摻雜類型相反，圖1以NPN型雙極晶體管為例進(jìn)行介 紹。在ρ型硅襯底10之上為η型重?fù)诫s埋層11。整個雙極晶體管器件的四周有ρ型隔離 結(jié)構(gòu)12，ρ型隔離結(jié)構(gòu)12的底部與ρ型硅襯底10相接觸。ρ型硅襯底10和η型重?fù)诫s埋 層11之上為η型低摻雜區(qū)13，這是雙極晶體管的集電區(qū)。η型低摻雜區(qū)13中有ρ型基區(qū) 14和低壓η阱18。ρ型基區(qū)14中有η型重?fù)诫s發(fā)射區(qū)16和ρ型重?fù)诫s基區(qū)引出端17。 低壓η阱18中有η型重?fù)诫s集電極引出端19。η型低摻雜區(qū)13中還有多個淺槽隔離結(jié)構(gòu) 151、152、152、154。其中淺槽隔離結(jié)構(gòu)151將ρ型隔離結(jié)構(gòu)12和ρ型基區(qū)14相隔離；淺槽 隔離結(jié)構(gòu)152將η型重?fù)诫s發(fā)射極16和ρ型重?fù)诫s基極引出端17相隔離；淺槽隔離結(jié)構(gòu) 153將ρ型基區(qū)14和低壓η阱18相隔離；淺槽隔離結(jié)構(gòu)154將低壓η阱18和ρ型隔離結(jié) 構(gòu)12相隔離。圖1所示的雙極晶體管中，在發(fā)射區(qū)16、基極引出端17和集電極引出端19之上， 還具有一層金屬硅化物(silicide)，這一層金屬硅化物在圖1中未表示。當(dāng)雙極晶體管的 集電極引出端19加工作電壓尤其是工作電壓較大時，產(chǎn)生的大電流會使所述硅化物溶解 并流動，液態(tài)的硅化物從淺槽隔離結(jié)構(gòu)151或152的側(cè)壁向下滲入，并穿過基區(qū)14，引起發(fā) 射區(qū)16與集電區(qū)13之間漏電，使發(fā)射區(qū)16與集電區(qū)13之間的反向擊穿電壓降低，如圖1 中A處所示。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種雙極晶體管，一方面減小器件漏電，另一 方面提高器件發(fā)射區(qū)與集電區(qū)的反向擊穿電壓(BVceo)。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明雙極晶體管為在硅襯底10之上為重?fù)诫s埋層11 ； 所述雙極晶體管器件的四周有隔離結(jié)構(gòu)12，其底部與硅襯底10相接觸；硅襯底10和重?fù)?雜埋層11之上為低摻雜區(qū)13 ；低摻雜區(qū)13中有基區(qū)14和阱18 ；基區(qū)14中有重?fù)诫s發(fā)射 區(qū)16和重?fù)诫s基區(qū)引出端17 ；阱18中有重?fù)诫s集電極引出端19 ；低摻雜區(qū)13中還有多個淺槽隔離結(jié)構(gòu)151，、153，、154 ；其中淺槽隔離結(jié)構(gòu)151’將隔離結(jié)構(gòu)12和基區(qū)14相隔離，并且淺槽隔離結(jié)構(gòu)151’ 與基區(qū)14并不直接接觸，而是相隔著低摻雜區(qū)13 ；淺槽隔離結(jié)構(gòu)153’將基區(qū)14和阱18相隔離，并且淺槽隔離結(jié)構(gòu)153’與基區(qū)14 并不直接接觸，而是相隔著低摻雜區(qū)13 ；淺槽隔離結(jié)構(gòu)154將阱18和隔離結(jié)構(gòu)12相隔離；硅片表面具有三個阻擋層201、202、203 ；
其中阻擋層201覆蓋在淺槽隔離結(jié)構(gòu)151’和低摻雜區(qū)13的交界面的上方、以及 低摻雜區(qū)13和基區(qū)14的交界面的上方、以及基區(qū)14和重?fù)诫s發(fā)射區(qū)16的交界面的上方；阻擋層202覆蓋在重?fù)诫s發(fā)射區(qū)16和基區(qū)14的交界面的上方、以及基區(qū)14和重 摻雜基區(qū)引出端17的交界面的上方；阻擋層203覆蓋在重?fù)诫s基區(qū)引出端17和基區(qū)14的交界面的上方、以及基區(qū)14 和低摻雜區(qū)13的交界面的上方、以及低摻雜區(qū)13和淺槽隔離結(jié)構(gòu)153’的交界面的上方。本發(fā)明雙極晶體管新增了阻擋層201、202、203，覆蓋在有源區(qū)(淺槽隔離結(jié)構(gòu) 151’和153’之間)的所有PN結(jié)的交界面以及其他交界面的上方，可以阻止金屬硅化物溶 解后滲入淺槽隔離與有源區(qū)的間隙中引起發(fā)射區(qū)16與集電區(qū)13漏電，與現(xiàn)有的雙極晶體 管相比，相當(dāng)于在大電壓、大電流的情況下，有效提高了發(fā)射區(qū)與集電區(qū)的反向擊穿電壓。


圖1是現(xiàn)有的雙極晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明雙極晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖一；圖3是本發(fā)明雙極晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖二 ；圖4是圖3所示雙極晶體管的版圖示意圖；圖5是圖3所示雙極晶體管的尺寸標(biāo)注實施例的示意圖。圖中附圖標(biāo)記說明10為ρ型硅襯底；11為η型重?fù)诫s埋層12為ρ型隔離結(jié)構(gòu)13為η型低摻雜區(qū) (集電區(qū))14為ρ型基區(qū)151、151’、152、153、153’、154為淺槽隔離結(jié)構(gòu)；16為η型發(fā)射區(qū) 17為ρ型重?fù)诫s基區(qū)引出端；18為低壓η阱19為η型重?fù)诫s集電極引出端；201、202、203 為阻擋層；20為阻擋層201、202、203在版圖上的區(qū)域；211、212為重?fù)诫s區(qū)；21為重?fù)诫s區(qū) 211,212在版圖上的區(qū)域；30為有源區(qū)在版圖上的區(qū)域。
具體實施例方式請參閱圖2，本發(fā)明雙極晶體管的結(jié)構(gòu)為(PNP型雙極晶體管與NPN型雙極晶體管 的結(jié)構(gòu)相同，只是各部分摻雜類型相反，圖2以NPN型雙極晶體管為例進(jìn)行介紹)在ρ型硅襯底10之上為η型重?fù)诫s埋層11。所述雙極晶體管器件的四周有P型 隔離結(jié)構(gòu)12，例如為ρ型深阱。ρ型隔離結(jié)構(gòu)12的底部在ρ型硅襯底10中，因此其底部僅 與P型硅襯底10相接觸。P型硅襯底10和η型重?fù)诫s埋層11之上為η型低摻雜區(qū)13，這 是雙極晶體管的集電區(qū)。η型低摻雜區(qū)13中有ρ型基區(qū)14和低壓η阱18。ρ型基區(qū)14中 有η型重?fù)诫s發(fā)射區(qū)16和ρ型重?fù)诫s基區(qū)引出端17。低壓η阱18中有η型重?fù)诫s集電極 引出端19。η型低摻雜區(qū)13中還有多個淺槽隔離結(jié)構(gòu)151’、153’、154。其中淺槽隔離結(jié) 構(gòu)151’將ρ型隔離結(jié)構(gòu)12和ρ型基區(qū)14相隔離，并且淺槽隔離結(jié)構(gòu)151’與ρ型基區(qū)14 并不直接接觸，而是相隔著η型低摻雜區(qū)13。淺槽隔離結(jié)構(gòu)153’將ρ型基區(qū)14和低壓η 阱18相隔離，并且淺槽隔離結(jié)構(gòu)153’與ρ型基區(qū)14并不直接接觸，而是相隔著η型低摻 雜區(qū)13。淺槽隔離結(jié)構(gòu)154將低壓η阱18和ρ型隔離結(jié)構(gòu)12相隔離。圖2中，硅片表面具有三個阻擋層201、202、203，其通常為介質(zhì)材料，如氧化硅 (SiO2)、氮化硅(Si3N4)、氮氧化硅(SiOxNy，x、y為自然數(shù))等。其中阻擋層201覆蓋在淺槽隔離結(jié)構(gòu)151’和η型低摻雜區(qū)13的交界面的上方、以及η型低摻雜區(qū)13和ρ型基區(qū)14的 PN結(jié)交界面的上方、以及ρ型基區(qū)14和η型重?fù)诫s發(fā)射區(qū)16的PN結(jié)交界面的上方。阻 擋層202覆蓋在η型重?fù)诫s發(fā)射區(qū)16和ρ型基區(qū)14的PN結(jié)交界面的上方、以及ρ型基區(qū) 14和ρ型重?fù)诫s基區(qū)引出端17的交界面的上方。阻擋層203覆蓋在ρ型重?fù)诫s基區(qū)引出 端17和ρ型基區(qū)14的交界面的上方、以及ρ型基區(qū)14和η型低摻雜區(qū)13的PN結(jié)交界面 的上方、以及η型低摻雜區(qū)13和淺槽隔離結(jié)構(gòu)153’的交界面的上方。圖2所示的雙極晶體管中，在發(fā)射區(qū)16、基極引出端17和集電極引出端19之上， 仍具有一層未圖示的金屬硅化物。當(dāng)雙極晶體管的工作在高壓時，產(chǎn)生的大電流會使所述 硅化物在溶解并流動，但由于阻擋層201、202、203覆蓋了硅片表面在淺槽隔離結(jié)構(gòu)151’和 153’之間(即有源區(qū))的所有8處交界面，因此液態(tài)的硅化物不會從在淺槽隔離結(jié)構(gòu)151’ 和153’之間向下滲入。相對于現(xiàn)有的雙極晶體管，本發(fā)明雙極晶體管的η型發(fā)射區(qū)16和 集電區(qū)13所構(gòu)成的PN結(jié)由于沒有液態(tài)的硅化物影響，因而杜絕了漏電的產(chǎn)生，并都具有更 高的反向擊穿電壓。圖2所示的雙極晶體管僅為示意，本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員在此基礎(chǔ)上可做一些常 見改變。例如淺槽隔離結(jié)構(gòu)151’之下也可具有低壓η阱18。又如基區(qū)14中在發(fā)射區(qū)16 和基極引出端17之間也可具有淺槽隔離結(jié)構(gòu)。請參閱圖3，對本發(fā)明雙極晶體管可以作進(jìn)一步改進(jìn)，在圖2所示雙極晶體管的基 礎(chǔ)上再增加重?fù)诫s區(qū)211、212。重?fù)诫s區(qū)211、212都在η型低摻雜區(qū)13中。重?fù)诫s區(qū)211 的頂部與淺槽隔離結(jié)構(gòu)151’的底部相接觸，重?fù)诫s區(qū)212的頂部與η型重?fù)诫s集電極引出 端19相接觸。重?fù)诫s區(qū)211、212的底部都在η型重?fù)诫s埋層11中，因此其底部僅與η型 重?fù)诫s埋層11相接觸。如圖2所示，傳統(tǒng)的雙極晶體管的η型重?fù)诫s集電極引出端19是通過低壓η阱18 和η型低摻雜區(qū)13連接η型重?fù)诫s埋層11。而圖3中，η型重?fù)诫s集電極引出端19是通 過η型重?fù)诫s區(qū)212連接η型重?fù)诫s埋層11。顯然圖3所示的雙極晶體管可以降低集電極 串聯(lián)電阻。由于重?fù)诫s區(qū)211、212和低壓η阱18環(huán)繞在雙極晶體管的基區(qū)周圍，因此可以 在雙極晶體管飽和時減小集電極的寄生串聯(lián)電阻，并可以阻止基區(qū)14的空穴穿過η型低 摻雜區(qū)13。這可以降低寄生PNP雙極晶體管的HFE(正向電流小信號增益，small signal Forward Current Gain)。所述寄生PNP雙極晶體管由ρ型基區(qū)14、η型集電區(qū)13和ρ型 隔離結(jié)構(gòu)12所組成。請參閱圖4，這是圖3所示的雙極晶體管的版圖示意圖。圖4中最外圈的方環(huán)12 表示P型隔離區(qū)12。方環(huán)12所包圍的矩形區(qū)域13表示η型低摻雜區(qū)(集電區(qū))13。η型 低摻雜區(qū)13中由單點劃線組成的方環(huán)18表示低壓η阱18。低壓η阱18的區(qū)域中的方環(huán) 21表示η型重?fù)诫s區(qū)211、212。低壓η阱18的區(qū)域中還具有矩形區(qū)域19表示η型重?fù)诫s 集電極引出端19。低壓η阱18所包圍的矩形區(qū)域內(nèi)具有雙點劃線所組成的“日”字形區(qū)域 20表示阻擋層201、202、203，阻擋層201、202、203在版圖上可以連為一體。該“日”字形區(qū) 域20中具有矩形區(qū)域30表示有源區(qū)(即圖3中淺槽隔離結(jié)構(gòu)151’和153’之間的部分)。 有源區(qū)30中具有矩形區(qū)域14表示ρ型基區(qū)14。ρ型基區(qū)14的區(qū)域中具有虛線方框16表 示η型重?fù)诫s發(fā)射區(qū)16。ρ型基區(qū)14的區(qū)域中還具有虛線方框17表示ρ型重?fù)诫s基區(qū)引出端17?？梢园l(fā)現(xiàn)阻擋層區(qū)域20覆蓋住了 η型重?fù)诫s發(fā)射區(qū)16和ρ型重?fù)诫s基區(qū)引出端 17的四周邊緣。下面以一個具體的實施例對本發(fā)明所述雙極晶體管的一些關(guān)鍵部位的尺寸進(jìn)行 介紹。值得注意的是，實施例中的數(shù)值僅為示意，不同的生產(chǎn)廠商根據(jù)其生產(chǎn)能力、設(shè)計規(guī) 則的不同可以采用不同的數(shù)值。以某廠商0. 18 μ m BCD (Bipolar、CMOS、DMOS)工藝制造圖3所示的雙極晶體管， 請參閱圖5，要求淺槽隔離結(jié)構(gòu)151’與阻擋層201的交疊寬度a >最小設(shè)計規(guī)則(例如 0. 22 μ m)。阻擋層201與發(fā)射區(qū)16的交疊寬度也為a。阻擋層202與發(fā)射區(qū)16的交疊寬 度也為a。在要求基區(qū)14和集電區(qū)13所形成的PN結(jié)的反向擊穿電壓> 50V的情況下，要 求基區(qū)14與重?fù)诫s區(qū)211之間的距離b彡6μπι。為保證金屬硅化物與電極的接觸良好，要 求基區(qū)引出端17在阻擋層202和203之間的暴露部分的寬度c > 1 μ m。為了確保雙極晶 體管的高壓應(yīng)用，要求隔離結(jié)構(gòu)12的寬度d > 6 μ m，以使集電區(qū)13與隔離結(jié)構(gòu)12之間的 反向擊穿電壓降低。
權(quán)利要求
1.一種雙極晶體管，其特征是，在硅襯底(10)之上為重?fù)诫s埋層(11)；所述雙極晶體 管器件的四周有隔離結(jié)構(gòu)(12)，其底部與硅襯底(10)相接觸；硅襯底(10)和重?fù)诫s埋層(11)之上為低摻雜區(qū)(13)；低摻雜區(qū)(13)中有基區(qū)(14)和阱(18)；基區(qū)(14)中有重?fù)?雜發(fā)射區(qū)(16)和重?fù)诫s基區(qū)引出端(17)；講(18)中有重?fù)诫s集電極引出端(19)；低摻雜區(qū)(13)中還有多個淺槽隔離結(jié)構(gòu)(151’)、(153’)、(154)； 其中淺槽隔離結(jié)構(gòu)(151’ )將隔離結(jié)構(gòu)(12)和基區(qū)(14)相隔離，并且淺槽隔離結(jié)構(gòu) (151，)與基區(qū)(14)并不直接接觸，而是相隔著低摻雜區(qū)(13)；淺槽隔離結(jié)構(gòu)(153，)將基區(qū)(14)和阱(18)相隔離，并且淺槽隔離結(jié)構(gòu)(153，)與基 區(qū)(14)并不直接接觸，而是相隔著低摻雜區(qū)(13)；淺槽隔離結(jié)構(gòu)(154)將阱(18)和隔離結(jié)構(gòu)(12)相隔離； 硅片表面具有三個阻擋層(201), (202), (203)；其中阻擋層(201)覆蓋在淺槽隔離結(jié)構(gòu)(151’ )和低摻雜區(qū)(13)的交界面的上方、以 及低摻雜區(qū)(1 和基區(qū)(14)的交界面的上方、以及基區(qū)(14)和重?fù)诫s發(fā)射區(qū)(16)的交 界面的上方；阻擋層(20 覆蓋在重?fù)诫s發(fā)射區(qū)(16)和基區(qū)(14)的交界面的上方、以及基區(qū)(14) 和重?fù)诫s基區(qū)引出端(17)的交界面的上方；阻擋層(20 覆蓋在重?fù)诫s基區(qū)引出端(17)和基區(qū)(14)的交界面的上方、以及基區(qū) (14)和低摻雜區(qū)(13)的交界面的上方、以及低摻雜區(qū)(13)和淺槽隔離結(jié)構(gòu)(153’ )的交 界面的上方。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙極晶體管，其特征是，所述雙極晶體管還包括重?fù)诫s區(qū) (211)、(212)；重?fù)诫s區(qū)(211)、(212)都在低摻雜區(qū)(13)中；重?fù)诫s區(qū)(211)的頂部與淺 槽隔離結(jié)構(gòu)(151’ )的底部相接觸，重?fù)诫s區(qū)012)的頂部與重?fù)诫s集電極引出端(19)相 接觸；重?fù)诫s區(qū)011)、012)的底部都與重?fù)诫s埋層(11)相接觸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的雙極晶體管，其特征是，所述硅襯底(10)、隔離結(jié)構(gòu)(12)、基區(qū)(14)、重?fù)诫s基區(qū)引出端(17)為ρ型；所述重?fù)诫s埋層(11)、低摻雜區(qū)(13)、重 摻雜發(fā)射區(qū)(16)、阱(18)、重?fù)诫s集電極引出端(19)、重?fù)诫s區(qū)011)、012)為η型。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的雙極晶體管，其特征是，所述硅襯底(10)、隔離結(jié)構(gòu) (12)、基區(qū)(14)、重?fù)诫s基區(qū)引出端(17)為η型；所述重?fù)诫s埋層(11)、低摻雜區(qū)(13)、重 摻雜發(fā)射區(qū)(16)、阱(18)、重?fù)诫s集電極引出端(19)、重?fù)诫s區(qū)011)、012)為ρ型。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種雙極晶體管，在傳統(tǒng)雙極晶體管的基礎(chǔ)上新增了阻擋層(201)、(202)、(203)，這些阻擋層覆蓋在淺槽隔離結(jié)構(gòu)(151’)和(153’)之間的所有PN結(jié)的交界面以及其他交界面的上方，可以阻止金屬硅化物溶解后滲入到淺槽隔離結(jié)構(gòu)(151’)和(153’)與有源區(qū)的間隙中，與現(xiàn)有的雙極晶體管相比，相當(dāng)于在大電壓、大電流的情況下，有效提高了發(fā)射區(qū)和集電區(qū)的反向擊穿電壓。
文檔編號H01L29/73GK102130151SQ20101002728
公開日2011年7月20日 申請日期2010年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月18日
發(fā)明者張帥, 朱麗霞 申請人:上海華虹Nec電子有限公司