[发明专利]具有P-区的双极晶体管功率器件及其低掺杂隔离制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种结构中具有P-区的双极晶体管功率器件及其采用低掺杂隔离技术的制造方法，属于微电子技术领域。

背景技术

现有的双极晶体管功率器件其内部结构自下而上依次是金属底层1、N+衬底层2、N-扩散层3、P+区4、N+区5、热氧化SiO₂层6、金属表层7和聚酰亚胺钝化层8，见图1所示，P+区4分为基区P+区和隔离环P+区两部分，基区P+区位于N-扩散层3上部中心区域。金属底层1充任集电极，基区P+区上的金属表层7充任基极，N+区5上的金属表层1充任发射极。基区P+区边缘到器件边缘的距离为这种双极晶体管功率器件的终端尺寸L，通常在165～170μm范围内，击穿电压达700V。

现有双极晶体管功率器件的制造方法见图2所示，先在由N+衬底层和N-扩散层构成的基材上以热氧化的方式生成热氧化SiO₂层；经光刻和腐蚀向N-扩散层上注入硼并推结，硼源为B11，注入剂量为5E14，注入能量为60keV，在1250℃温度下进行10小时，同时形成基区P+区和隔离环P+区；对所暴露的呈下凹状基区P+区的中心区域做光刻并进行磷扩散掺杂和退火，形成N+区；在已形成的基区P+区和N+区的中心区域光刻和腐蚀，分别形成基区和发射区的引线孔，淀积金属表层、光刻和腐蚀形成基极和发射极；在正面生长聚酰亚胺层并进行光刻和腐蚀，形成聚酰亚胺钝化层；在背面淀积金属底层形成集电极，获得器件成品。

发明内容

所述双极晶体管功率器件其终端尺寸L较大，要求硅片下料尺寸较大，如600μm，导致产品成本较高。

所述双极晶体管功率器件的制造方法，由于采用比较大的硼注入剂量(5E14)和深结扩散(1250℃，10小时)工艺，形成突变结，造成的器件基区和隔离环的结深较深，在长时间的高温推结的同时发生长距离的横向扩散，导致晶体管击穿电压降低，如降至400V，为了保证器件具有正常的击穿电压，如700V，这就要求器件的终端尺寸L较大，如165～170μm。

本发明的目的是要减小双极晶体管功率器件终端尺寸，从而降低产品成本；为此需要提出一种采用低掺杂隔离技术的双极晶体管功率器件制造方法，我们发明了本发明之具有P-区的双极晶体管功率器件及其低掺杂隔离制造方法。

本发明之具有P-区的双极晶体管功率器件的技术特征在于，见图3所示，具有基区P-区，位于N-扩散层上部中心区域，浅结基区P+区设置在基区P-区中心区域，N+区设置在浅结基区P+区的中心区域，基区P-区边缘到器件边缘的距离为器件的终端尺寸L。

本发明之双极晶体管功率器件的低掺杂隔离制造方法的技术特征在于，见图3、图4所示，向N-扩散层上注入硼并推结时，注入剂量为1E11～1E13，在1200～1300℃温度下进行6～8小时，同时形成基区P-区和隔离环P-区；再在所形成的基区P-区的中心区域注入硼并推结，注入剂量为5E13～5E15，在1150～1250℃温度下进行3～5小时，形成浅结基区P+区；再在该浅结基区P+区上部中心区域掺杂生成N+区。

基于上述技术方案，在N-扩散层和N+区之间存在基区P-区和浅结基区P+区，基区P-区属于淡硼基区，而浅结基区P+区属于浓硼基区，因而形成缓变结，缓变结本身可以提高器件的击穿电压，因此，可以减小器件的终端尺寸L。由于基区P-区是在低掺杂条件下形成，即硼的注入剂量较低，推结时间较短，在形成结深较浅的缓变结结构的同时，横向扩散距离短，从而可以进一步减小硅片的下料尺寸。按照本发明之技术方案，器件的终端尺寸L能够减小到120μm，硅片的下料尺寸能够减小到510μm，而器件的击穿电压依然能够达到700V。

附图说明

图1是现有双极晶体管功率器件内部结构示意图。图2是现有双极晶体管功率器件制造方法流程框图。图3是本发明具有P-区的双极晶体管功率器件内部结构示意图，该图兼作为摘要附图。图4是本发明双极晶体管功率器件的低掺杂隔离制造方法流程框图。

具体实施方式