[发明专利]双极NPN晶体管及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及光电传感器，特别涉及一种双极NPN晶体管及其制造方法。

背景技术

光电传感器是一种通过光敏器件将光信号转换成电信号的传感器。目前光敏器件一般采用半导体工艺制造，包括光敏二极管、光敏三极管和光敏电阻等。由于光敏器件所接收的光比较微弱，所以产生的光生电流也较微弱，通常需要一个前置放大电路与光敏器件配合以放大信号。光敏器件和前置放大电路集成在一块芯片上，形成光电传感器。

随着光电传感器应用场合的不同，各类环境干扰对光敏器件的影响很大，如开关电源、环境光等。环境干扰产生的电流会影响光敏器件的灵敏度。前置放大电路要调整到合适的放大系数，以减弱环境干扰对光敏器件的影响，从而使光电传感器满足应用要求。前置放大电路由晶体管组成，晶体管的小电流特性，包括双极NPN晶体管和双极PNP晶体管的小电流特性对于工艺调整都至关重要。

采用双极工艺进行光电传感器芯片设计及工艺制造，由于双极工艺的版图布局会带来寄生效应，为了输出尽可能大的信噪比的光电信号，需要在制造过程中进行多次版图布局调整和工艺调试，以寻求光敏器件与前置放大电路的最佳匹配，从而适应不同环境下的应用要求。

采用现有的双极工艺所制造的双极NPN晶体管，其输出的小电流放大倍数波动比较大，即使经过工艺优化使得小电流波动减少，但是小电流放大倍数的中心值是不可变的，因此无法满足不同环境下的应用要求。其中，小电流放大的集电极电流的范围一般在10nA～100nA。

基此，如何改善现有技术中双极NPN晶体管的小电流放大倍数波动大而且不可调的问题已经成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双极NPN晶体管及其制造方法，以解决现有的双极NPN晶体管的小电流放大倍数不可调的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种双极NPN晶体管，包括：

衬底；

形成于所述衬底上的外延层；

形成于所述外延层中的集电区、淡基区、浓基区和发射区；

形成于所述外延层上的第一层间介质层和电压调变介质层；

形成于所述第一层间介质层和电压调变介质层上的第一互连线；

形成于所述第一层间介质层和第一互连线上的第二层间介质层；

形成于所述第二层间介质层上的第二互连线；

其中，所述电压调变介质层覆盖于所述淡基区上，并通过所述第一互连线实现电性引出。

进一步的，在所述的双极NPN晶体管中，所述淡基区围绕所述发射区并与所述发射区连接，所述浓基区位于所述淡基区的一侧并与所述淡基区连接；所述第一互连线与所述集电区、浓基区和发射区连接，用于实现所述集电区、浓基区和淡基区的电性引出；所述第二互连线与所述发射区上的第一互连线连接，用于实现所述发射区的电性引出。

进一步的，在所述的双极NPN晶体管中，所述淡基区和浓基区的掺杂类型均为P型，所述浓基区的掺杂浓度比所述淡基区的掺杂浓度高一个数量级。

进一步的，在所述的双极NPN晶体管中，所述电压调变介质层包括二氧化硅层和形成于所述二氧化硅层上的氮化硅层，所述第一互连线覆盖所述氮化硅层。

进一步的，在所述的双极NPN晶体管中，所述二氧化硅层的厚度为150～800埃，所述氮化硅层的厚度为300～1800埃。

进一步的，在所述的双极NPN晶体管中，还包括形成于所述衬底和外延层之间的埋层和下隔离区，所述下隔离区环绕所述埋层，所述集电区与所述埋层连接。

进一步的，在所述的双极NPN晶体管中，还包括形成于外延层中的上隔离区，所述上隔离区与所述下隔离区连接。

进一步的，在所述的双极NPN晶体管中，还包括形成于所述外延层表面的轻掺杂层，所述轻掺杂层的掺杂浓度比所述外延层的掺杂浓度高一个数量级。

进一步的，在所述的双极NPN晶体管中，所述衬底、上隔离区和下隔离区的掺杂类型均为P型，所述外延层、埋层、轻掺杂层、集电区和发射区的掺杂类型均为N型。

进一步的，在所述的双极NPN晶体管中，还包括形成于所述第二层间介质层和第二互连线上的钝化层。

本发明还提供了一种双极NPN晶体管的制造方法，所述双极NPN晶体管的制造方法包括以下步骤：

提供一衬底；

在所述衬底上形成外延层；

在所述外延层中形成集电区、淡基区、浓基区和发射区；

在所述外延层上形成第一层间介质层和电压调变介质层；