[发明专利]带有窄沟槽发射极的横向PNP双极晶体管

说明书

技术领域

本发明涉及横向双极晶体管，尤其是带有沟槽发射极和沟槽集电极的横向双极晶体管，发射区很窄，以提高发射极效率。

背景技术

横向双极晶体管含有形成在衬底中的发射极和集电极区，作为晶体管的基极。制备发射极和集电极，使衬底区域中的横向电流远离衬底表面。已知横向PNP双极晶体管，但现有的横向PNP双极晶体管通常性能有限。

此外，横向PNP双极晶体管与寄生衬底PNP器件有关。在垂直方向上，寄生PNP器件形成在P-发射极、N-基极以及P-衬底之间。由于这种垂直寄生PNP器件具有很大的电流增益，为了避免干扰主横向PNP器件，必须禁止使用这种寄生器件。因此，大多数现有的横向PNP晶体管都含有一个N+掩埋层，在P-发射极下面，N+掩埋层的高掺杂有效地屏蔽了寄生器件的增益。

发明内容

依据本发明的一个实施例，横向双极晶体管包括一个第一导电类型的半导体衬底；一个形成在衬底上的第二导电类型的外延层，第二导电类型与第一导电类型相反；一个第一导电类型的第一掩埋层以及一个第二导电类型的第二掩埋层，都形成在衬底和外延层之间，第一外延层位于沟槽绝缘结构下方，第二掩埋层位于基极区下方；一个形成在外延层上方的电介质层；形成在电介质层和外延层中的第一和第二沟槽，至少用一个多晶硅层填充沟槽，通过电介质层，多晶硅层与每个沟槽至少底部绝缘，用第一导电类型的掺杂物掺杂多晶硅层；第一导电类型的第一和第二扩散区，形成在外延层中，包围着各自的第一和第二沟槽的侧壁，每个沟槽的多晶硅层都与各自的扩散区电接触，扩散区包围着各自沟槽的侧壁。在实际操作中，发射极区形成在第一沟槽和第一扩散区中，集电极区形成在第二沟槽和第二扩散区中。基极区形成在第一和第二扩散区之间的外延层中，第一和第二扩散区与第一和第二沟槽相连。第一沟槽中的多晶硅层形成在电介质层上方，延伸到一部分基极区上方，第一沟槽的多晶硅层的延伸部分作为基极区的一个场板。

依据本发明的另一方面，一种用于制备横向双极晶体管的方法包括制备第一导电类型的半导体衬底；在衬底中，制备第一导电类型的第一掩埋层以及第二导电类型的第二掩埋层，第二导电类型与第一导电类型相反，第一掩埋层位于沟槽绝缘结构下方，第二掩埋层位于基极区下方；制备第二导电类型的外延层，形成在衬底中；在外延层上方制备一个电介质层；在电介质层和外延层中制备第一和第二沟槽；制备第一导电类型的第一和第二扩散区，在外延层中，包围着各自的第一和第二沟槽的侧壁；制备一个衬里氧化层和一个第一多晶硅层，在每个沟槽的下部，通过衬里氧化层，第一多晶硅层和沟槽的侧壁绝缘；在每个沟槽的上部，制备一个第二多晶硅层，用第一导电类型掺杂第二多晶硅层，每个沟槽的第二多晶硅层都与包围着各自沟槽的各自的扩散区电接触；并且在电介质层上方，制备第一沟槽的第二多晶硅层的延伸部分，延伸到一部分基极区上方，第一沟槽的第二多晶硅层的延伸部分作为基极区的场板。在实际操作中，发射极区形成在第一沟槽和第一扩散区中，集电极区形成在第二沟槽和第二扩散区中。基极区形成在第一和第二扩散区之间的外延层中，第一和第二扩散区与第一和第二沟槽相连。

依据本发明的另一方面，一种用于制备横向双极晶体管的方法包括制备第一导电类型的半导体衬底；在衬底中，制备第一导电类型的第一掩埋层和第二导电类型的第二掩埋层，第二导电类型与第一导电类型相反，第一掩埋层位于沟槽绝缘结构下方，第二掩埋层位于基极区下方；制备第二导电类型的外延层，形成在衬底上；在外延层上方制备一个电介质掩膜层；在电介质掩膜层和外延层中制备第一和第二沟槽；除去电介质掩膜层；制备第二电介质层，在外延层上方以及第一和第二沟槽中；各向同性地刻蚀第二电介质层，使第二电介质层留在外延层顶面上以及每个沟槽的底部；在第二电介质层上方以及每个沟槽中，制备一个多晶硅层，用第一导电类型掺杂多晶硅层；形成多晶硅层图案，制备与每个沟槽相连的多晶硅区，并且制备在第二电介质层上方的第一沟槽的多晶硅层的延伸部分，并且延伸到基极区上方，第一沟槽的多晶硅层的延伸部分作为基极区的场板；使外延层和多晶硅层退火，通过掺杂物向外扩散，形成第一导电类型的第一和第二扩散区，在外延层中，包围着各自的第一和第二沟槽侧壁，每个沟槽的多晶硅层都与包围着各自沟槽侧壁的各自的扩散区电接触。在实际操作中，发射极区形成在第一沟槽和第一扩散区中，集电极区形成在第二沟槽和第二扩散区中。基极区形成在第一和第二扩散区之间的外延层中，第一和第二扩散区与第一和第二沟槽相连。

附图说明

阅读以下详细说明并参照附图后，将更好地理解本发明。