低比導(dǎo)通電阻的橫向雙極型晶體管的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了低比導(dǎo)通電阻的橫向雙極型晶體管，包括,襯底;設(shè)置于襯底上的第一RESURF區(qū)；依次設(shè)置的集電區(qū)、基區(qū)以及發(fā)射區(qū)；其中，所述基區(qū)內(nèi)形成有基區(qū)歐姆接觸區(qū)，所述基區(qū)歐姆接觸區(qū)上設(shè)置有基極；所述集電區(qū)內(nèi)形成有集電區(qū)歐姆接觸區(qū)，所述集電區(qū)歐姆接觸區(qū)上設(shè)置有集電極；所述發(fā)射區(qū)上設(shè)置有發(fā)射極，用于平緩漂移區(qū)電場(chǎng)變化的第二RESURF區(qū)。通過設(shè)置第二RESURF區(qū)，可以使得橫向雙極型晶體管漂移區(qū)的電場(chǎng)變得平緩，從而在相同的漂移區(qū)長(zhǎng)度下，可以達(dá)到更高的反向阻斷電壓和更低的導(dǎo)通電阻。
【專利說(shuō)明】低比導(dǎo)通電阻的橫向雙極型晶體管
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及到功率半導(dǎo)體器件及其制造方法，具體是一種低比導(dǎo)通電阻的橫向雙極型晶體管。
【背景技術(shù)】
[0002]功率半導(dǎo)體器件又被稱為電子電力器件，隨著功率集成電路尤其是單片片上功率集成系統(tǒng)的發(fā)展，功率半導(dǎo)體器件蓬勃發(fā)展。橫向功率器件的電極位于芯片的表面，易于通過內(nèi)部連接實(shí)現(xiàn)與低壓信號(hào)電路及其他器件的相互集成，因此橫向功率器件在功率集成電路中被大量運(yùn)用。在功率集成電路中，橫向功率器件往往占整個(gè)芯片面積的一半以上，是整個(gè)功率集成電路的核心和關(guān)鍵。而且，隨著現(xiàn)代功率集成電路的發(fā)展，對(duì)橫向功率器件的性能提出了更高的要求，要求橫向功率器件具有較高的擊穿電壓能力、低的導(dǎo)通電阻、高的工作頻率等等。
[0003]作為主流的橫向功率器件之一，橫向雙極型晶體管LBJT是以兩個(gè)反向連結(jié)的PN結(jié)組成的NPN或者PNP為基本結(jié)構(gòu)，通過基集電流驅(qū)動(dòng)來(lái)獲得其開關(guān)特效的電力電子器件，其具有小信號(hào)跨導(dǎo)大、截止頻率高、噪聲特性好等優(yōu)點(diǎn)，在功率集成電路中被廣泛使用，橫向雙極型晶體管也被成為平面雙極型晶體管。
[0004]中國(guó)專利文獻(xiàn)CN102610638A中公開了一種用于功率集成電路的S1-BJT器件及其制作方法，自下而上包括SiC襯底、P型緩沖層、η型集電區(qū)、P型基區(qū)、η型發(fā)射區(qū)、鈍化層、P型歐姆接觸區(qū)位于P型基區(qū)的兩側(cè)、η型歐姆接觸位于η型發(fā)射區(qū)兩側(cè)、發(fā)射極位于η型發(fā)射區(qū)上、基極位于P型歐姆接觸上、集電極位于η型歐姆接觸區(qū)上，在集電區(qū)與基區(qū)界面處設(shè)有長(zhǎng)度為0.2-0.6um的保護(hù)環(huán)，在基集電極處設(shè)置有場(chǎng)板。上述專利文獻(xiàn)公開了單RESURF結(jié)構(gòu)，但是在這種結(jié)構(gòu)中，漂移區(qū)的摻雜劑量對(duì)反向阻斷電壓和比導(dǎo)通電阻起相反的作用，即摻雜劑量增加，反向阻斷電壓得到提高、比導(dǎo)通電阻也隨之變大。這種性質(zhì)使得其在器件設(shè)計(jì)中，要想獲得高的耐壓，必須以犧牲比導(dǎo)通電阻、增加功耗來(lái)作為代價(jià)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為此，本發(fā)明所要解決的是現(xiàn)有SINGLE RESURF結(jié)構(gòu)的橫向雙極型晶體管漂移區(qū)的摻雜劑量對(duì)反向阻斷電壓和比導(dǎo)通電阻起相反的作用帶來(lái)的不能兼顧提高反向?qū)妷翰⑼瑫r(shí)降低比導(dǎo)通電阻的技術(shù)問題，提供一種低比導(dǎo)通電阻的橫向雙極型晶體管。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0007]—種低比導(dǎo)通電阻的橫向雙極型晶體管，包括，
[0008]襯底；
[0009]設(shè)置于襯底上的第一 RESURF區(qū)；
[0010]依次設(shè)置的集電區(qū)、基區(qū)以及發(fā)射區(qū)；其中，所述基區(qū)內(nèi)形成有基區(qū)歐姆接觸區(qū)，所述基區(qū)歐姆接觸區(qū)上設(shè)置有基極；所述集電區(qū)內(nèi)形成有集電區(qū)歐姆接觸區(qū)，所述集電區(qū)歐姆接觸區(qū)上設(shè)置有集電極；所述發(fā)射區(qū)上設(shè)置有發(fā)射極，用于平緩漂移區(qū)電場(chǎng)變化的第二 RESURF 區(qū)。
[0011]所述第二 RESURF區(qū)通過離子注入形成在所述集電區(qū)內(nèi)。
[0012]所述第二 RESURF區(qū)長(zhǎng)度為所述橫向雙極型晶體管漂移區(qū)長(zhǎng)度的三分之二。
[0013]所述第二 RESURF區(qū)為P型RESURF區(qū)。
[0014]所述襯底為碳化硅襯底；
[0015]所述第一 RESURF區(qū)為設(shè)置在所述碳化硅襯底上表面的碳化硅外延層；
[0016]所述集電區(qū)為設(shè)置于所述第一 RESURF區(qū)上表面的N型集電區(qū)；
[0017]所述基區(qū)為設(shè)置于所述N型集電區(qū)上表面的P型基區(qū)；
[0018]所述發(fā)射區(qū)為設(shè)置在所述P型基區(qū)上表面的N型發(fā)射區(qū)。
[0019]所述襯底為氮化鎵襯底；
[0020]所述第一 RESURF區(qū)為設(shè)置在所述氮化鎵襯底上表面的氮化鎵外延層；
[0021]所述集電區(qū)為設(shè)置于所述第一 RESURF區(qū)上表面的N型集電區(qū)；
[0022]所述基區(qū)為設(shè)置于所述N型集電區(qū)上表面的P型基區(qū)；
[0023]所述發(fā)射區(qū)為設(shè)置在所述P型基區(qū)上表面的N型發(fā)射區(qū)。
[0024]所述第一 RESURF區(qū)為P型RESURF區(qū)。
[0025]本發(fā)明的上述技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0026]本發(fā)明的橫向雙極型晶體管，包括襯底；設(shè)置于襯底上的第一 RESURF區(qū)；依次設(shè)置的集電區(qū)、基區(qū)以及發(fā)射區(qū)；其中，所述基區(qū)內(nèi)形成有基區(qū)歐姆接觸區(qū)，所述基區(qū)歐姆接觸區(qū)上設(shè)置有基極；所述集電區(qū)內(nèi)形成有集電區(qū)歐姆接觸區(qū)，所述集電區(qū)歐姆接觸區(qū)上設(shè)置有集電極；所述發(fā)射區(qū)上設(shè)置有發(fā)射極，用于平緩漂移區(qū)電場(chǎng)變化的第二 RESURF區(qū)；通過設(shè)置第二 RESURF區(qū)，可以使得橫向雙極型晶體管漂移區(qū)的電場(chǎng)變得平緩，從而在相同的漂移區(qū)長(zhǎng)度下，可以達(dá)到更高的反向阻斷電壓；同時(shí)，降低了整個(gè)器件的比導(dǎo)通電阻，實(shí)現(xiàn)在提高器件相同的耐壓等級(jí)的同時(shí)，器件的比導(dǎo)通電阻相對(duì)于單resurf情況下提高至少兩倍，功耗大大降低。。
[0027]通過離子注入方式將第二 RESURF區(qū)設(shè)置在所述集電區(qū)內(nèi)，不占用橫向雙極型晶體管的外部空間，結(jié)構(gòu)更緊湊。
[0028]將所述第二 RESURF區(qū)長(zhǎng)度為所述橫向雙極型晶體管漂移區(qū)長(zhǎng)度的三分之二，能獲得更高的反向阻斷電壓和更低的導(dǎo)通電阻。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0029]為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚的理解，下面根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明，其中
[0030]圖1為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的NPN型橫向雙極型晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖2為本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施例的橫向雙極型晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]圖中附圖標(biāo)記表示為:2-襯底，3-第一 RESURF區(qū)，4-集電區(qū)4，5_注入式第二RESURF區(qū)，51-外延式第二 RESURF區(qū)，6-集電區(qū)歐姆接觸區(qū)，7-基區(qū)，8-基區(qū)歐姆接觸區(qū)8，9-集電極9，10-發(fā)射區(qū)10，11-基極，12-發(fā)射極12。
【具體實(shí)施方式】[0033]參見圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例一的NPN型橫向雙極型晶體管，由下到上依次包括:
[0034]P+碳化娃襯底2 ;
[0035]P-碳化硅外延層，所述P-碳化硅外延層構(gòu)成P型第一 RESURF區(qū)3 ；
[0036]在所述P-碳化硅上通過外延形成N型集電區(qū)4，所述N型集電區(qū)4內(nèi)靠近上表面處通過離子注入形成有N+集電區(qū)歐姆接觸區(qū)6和注入式第二 RESURF區(qū)5，其中，所述N+集電區(qū)歐姆接觸區(qū)6上設(shè)置有集電極9 ;所述注入式第二 RESURF區(qū)5用于平緩漂移區(qū)電場(chǎng)變化，作為本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例，所述第二 RESURF區(qū)5為P型RESURF區(qū)，且所述第二RESURF區(qū)5長(zhǎng)度為所述橫向雙極型晶體管漂移區(qū)長(zhǎng)度的三分之二，厚度為所述橫向雙極型晶體管漂移區(qū)長(zhǎng)度的三分之一；
[0037]P型基區(qū)7，在所述P型基區(qū)7內(nèi)靠近上表面處通過離子注入形成有基區(qū)歐姆接觸區(qū)8，所述基區(qū)歐姆接觸區(qū)8上設(shè)置有基極11 ；
[0038]N型發(fā)射區(qū)10，所述N型發(fā)射區(qū)10上設(shè)置有發(fā)射極12。
[0039]本實(shí)施例中，每次外延后都需要配套以相應(yīng)的離子注入和高溫退火，已保證對(duì)所述橫向雙極型晶體管的性能負(fù)面影響最小。
[0040]參見圖2所示，作為本發(fā)明實(shí)施例二的NPN型橫向雙極型晶體管，由下到上依次包括:
[0041]氮化鎵襯底2;
[0042]氮化鎵外延層，所述氮化鎵外延層構(gòu)成P型第一 RESURF區(qū)3 ；
[0043]N型集電區(qū)4，所述N型集電區(qū)4內(nèi)靠近上表面處通過離子注入形成有集電區(qū)歐姆接觸區(qū)6，所述集電區(qū)歐姆接觸區(qū)6上設(shè)置有集電極9 ；
[0044]P型基區(qū)7，在所述P型基區(qū)7內(nèi)靠近上表面處通過離子注入形成有基區(qū)歐姆接觸區(qū)8，所述基區(qū)歐姆接觸區(qū)8上設(shè)置有基極11 ；
[0045]N型發(fā)射區(qū)10，所述N型發(fā)射區(qū)10上設(shè)置有發(fā)射極12 ；
[0046]外延式第二 RESURF區(qū)51,通過外延方式設(shè)置在所述集電區(qū)4的上表面上,用于平緩漂移區(qū)電場(chǎng)變化。作為本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例，所述第二 RESURF區(qū)51為P型RESURF區(qū)，且所述第二 RESURF區(qū)51長(zhǎng)度為所述橫向雙極型晶體管漂移區(qū)長(zhǎng)度的三分之二，能獲得更好的提高反向阻斷電壓和降低比導(dǎo)通電阻的效果。
[0047]作為上述兩個(gè)實(shí)施例的變形，上述實(shí)施例中的P型第二 RESURF區(qū)可為N型RESURF區(qū)取代，同樣能實(shí)現(xiàn)發(fā)明的目的，屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0048]作為其他的實(shí)施例，上述第二 RESURF區(qū)的長(zhǎng)度不限于漂移區(qū)長(zhǎng)度的三分之二，其他同上述實(shí)施例，同樣能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，屬于本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍。
[0049]作為本發(fā)明的其他實(shí)施例，所述第二 RESURF同樣可以設(shè)置在PNP型橫向雙極型晶體管中，起到同樣的作用，同樣能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0050]本發(fā)明的橫向雙極型晶體管，通過設(shè)置第二 RESURF，可以使得漂移區(qū)的電勢(shì)線更加均勻的分布，在漂移區(qū)的摻雜也更高，從而實(shí)現(xiàn)在相同的漂移區(qū)長(zhǎng)度下，可以達(dá)到更高的反向阻斷電壓和更低的導(dǎo)通電阻。
[0051]顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說(shuō)明所作的舉例，而并非對(duì)實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無(wú)需也無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍之中。
【權(quán)利要求】
1.一種低比導(dǎo)通電阻的橫向雙極型晶體管，包括， 襯底； 設(shè)置于襯底上的第一 RESURF區(qū)； 依次設(shè)置的集電區(qū)、基區(qū)以及發(fā)射區(qū)；其中，所述基區(qū)內(nèi)形成有基區(qū)歐姆接觸區(qū)，所述基區(qū)歐姆接觸區(qū)上設(shè)置有基極；所述集電區(qū)內(nèi)形成有集電區(qū)歐姆接觸區(qū)，所述集電區(qū)歐姆接觸區(qū)上設(shè)置有集電極；所述發(fā)射區(qū)上設(shè)置有發(fā)射極，其特征在于，還包括:用于平緩漂移區(qū)電場(chǎng)變化的第二 RESURF區(qū)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的橫向雙極型晶體管，其特征在于:所述第二RESURF區(qū)通過離子注入形成在所述集電區(qū)內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的橫向雙極型晶體管，其特征在于:所述第二RESURF區(qū)長(zhǎng)度為所述橫向雙極型晶體管漂移區(qū)長(zhǎng)度的三分之二。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的橫向雙極型晶體管，其特征在于:所述第二RESURF區(qū)為P型RESURF 區(qū)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的橫向雙極型晶體管，其特征在于: 所述襯底為碳化硅襯底； 所述第一 RESURF區(qū)為設(shè)置在所述碳化硅襯底上表面的碳化硅外延層； 所述集電區(qū)為設(shè)置于所述第一 RESURF區(qū)上表面的N型集電區(qū)； 所述基區(qū)為設(shè)置于所述N型集電區(qū)上表面的P型基區(qū)； 所述發(fā)射區(qū)為設(shè)置在所述P型基區(qū)上表面的N型發(fā)射區(qū)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的橫向雙極型晶體管，其特征在于: 所述襯底為氮化鎵襯底； 所述第一 RESURF區(qū)為設(shè)置在所述氮化鎵襯底上表面的氮化鎵外延層； 所述集電區(qū)為設(shè)置于所述第一 RESURF區(qū)上表面的N型集電區(qū)； 所述基區(qū)為設(shè)置于所述N型集電區(qū)上表面的P型基區(qū)； 所述發(fā)射區(qū)為設(shè)置在所述P型基區(qū)上表面的N型發(fā)射區(qū)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的橫向雙極型晶體管，其特征在于:所述第一RESURF區(qū)為P 型 RESURF 區(qū)。
【文檔編號(hào)】H01L29/739GK103681815SQ201210330620
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2012年9月9日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月9日
【發(fā)明者】張作欽, 崔京京 申請(qǐng)人:蘇州英能電子科技有限公司