半导体器件及其制造方法

文档序号:1244518 发布日期:2020-08-18 浏览:22次 >En<

阅读说明:本技术 半导体器件及其制造方法 (Semiconductor device and method for manufacturing the same ) 是由 冯荣杰 于 2020-04-29 设计创作,主要内容包括:本申请公开了一种半导体器件及其制造方法。该半导体器件包括:衬底;外延层,位于衬底上;绝缘层,位于外延层上;轻掺杂区,位于外延层中;以及导电层,位于绝缘层中,通过引线与轻掺杂区连接。该半导体器件通过设置轻掺杂区和导电层,减小了耗尽线的弯曲程度,进一步减小了耗尽线终端的弯曲程度,延长了耗尽线的长度,从而减小了场强,进而达到了提高半导体器件耐压程度的目的。(The application discloses a semiconductor device and a method of manufacturing the same. The semiconductor device includes: a substrate; an epitaxial layer on the substrate; the insulating layer is positioned on the epitaxial layer; the lightly doped region is positioned in the epitaxial layer; and the conducting layer is positioned in the insulating layer and is connected with the lightly doped region through a lead. The semiconductor device reduces the bending degree of the depletion line by arranging the light doped region and the conducting layer, further reduces the bending degree of the terminal of the depletion line, prolongs the length of the depletion line, reduces the field intensity and further achieves the purpose of improving the withstand voltage degree of the semiconductor device.)

半导体器件及其制造方法

技术领域

本公开涉及半导体技术领域,更具体地,涉及一种半导体器件及其制造方法。

背景技术

在双极型集成电路中,最常见的两类器件为:在P型衬底上面的N型外延中所形成的纵向NPN器件和在P型衬底上面的N型外延中所形成的横向PNP器件。

以NPN器件为例,主要的耐压参数包括:当基区B悬空时集电区C对发射区E的击穿电压Vce,当发射区E悬空时集电区C对基区B的击穿电压Vcb、基区B对衬底的击穿电压Vbs、集电区C对衬底的击穿电压Vcs。在实际应用中,NPN器件的Vcs通常最高可达120至130V,Vcb通常最高可达100V,但在一些集成电路的应用中,需要NPN器件的Vcs和Vcb达到180V以上。对大于180V的要求,通常典型值希望在200V至260V附近,这对工艺是一个很大的挑战。

图1示出了现有技术中NPN器件的结构示意图。图2示出了现有技术中横向PNP器件的结构示意图。在完成器件的加工步骤之后,将整个器件应用于一定的工作电压下时,硅体内一定厚度的局部杂质被耗尽,所耗尽的厚度边界被称为耗尽线。如图1、图2所示,NPN器件的耗尽线10与横向PNP器件中的耗尽线20弯曲程度都比较大,在外延层耗尽时,电场强度较大,导致该器件的耐压值低,容易发生击穿。

发明内容

有鉴于此,本公开针对现有技术中所存在的上述问题提供了一种半导体器件及其制造方法,以改耗尽线弯曲程度大而导致的器件的耐压程度不够理想的问题。

根据本发明的一方面,提供了一种半导体器件,包括:衬底;外延层,位于所述衬底上;绝缘层,位于所述外延层上;轻掺杂区,位于所述外延层中;以及导电层,位于所述绝缘层中,通过引线与所述轻掺杂区连接。

优选地,还包括隔离区,位于所述外延层中,从所述外延层的上表面延伸至所述衬底的上表面,所述隔离区围绕至少部分所述轻掺杂区,其中,所述绝缘层具有多个第一接触孔,所述轻掺杂区包括第一轻掺杂区,所述第一轻掺杂区从所述隔离区的内部横向延伸至所述外延层中,并且超出所述隔离区第一预定长度;所述导电层包括第一导电层,位于所述绝缘层中,并且横向超出所述第一轻掺杂区第三预定长度;所述引线包括第一引线,所述第一引线经由所述第一接触孔与所述第一轻掺杂区相连。

优选地,还包括:基区,位于所述外延层中,所述隔离区围绕所述基区;以及发射区,位于所述基区中。

优选地,所述轻掺杂区还包括第二轻掺杂区,从所述基区的内部横向延伸至所述外延层中,所述第二轻掺杂区超出所述基区第二预定长度。

优选地,所述导电层还包括第二导电层,位于所述绝缘层中,横向超出所述第二轻掺杂区第三预定长度。

优选地,还包括:埋层,位于所述衬底中,且延伸至所述外延层中;以及接触区,位于所述第一轻掺杂区与所述第二轻掺杂区之间,从所述外延层的上表面延伸至所述埋层,所述接触区至少位于所述基区一侧。

优选地,所述基区的掺杂浓度的范围包括:1E16/cm-3至1E20/cm-3

优选地,所述基区的结深的范围包括:0.5um至10um。

优选地,所述轻掺杂区的掺杂浓度比所述基区的掺杂浓度低1至3个数量级。

优选地,所述轻掺杂区的结深的范围包括所述基区的结深的30%至85%。

优选地,所述第二预定长度的范围包括:所述基区的结深的0.3至2倍。

优选地,所述绝缘层包括:第一绝缘层,位于所述外延层的上表面;第二绝缘层,位于所述第一绝缘层上;以及第三绝缘层,位于所述第二绝缘层上,其中,所述第一导电层与所述第二导电层位于所述第二绝缘层上,所述第三绝缘层覆盖所述第一导电层与所述第二导电层。

优选地,所述引线还包括:第二引线,位于所述第二绝缘层表面,经由所述第一接触孔与所述接触区连接;第三引线,位于所述第二绝缘层表面,经由所述第一接触孔与所述第二轻掺杂区连接,并且与所述第二导电层呈一体结构;以及第四引线,位于所述第二绝缘层表面,经由所述第一接触孔与所述发射区连接。

优选地,所述第一导电层与所述第二导电层的材料包括金属,所述第一导电层的与所述第二导电层厚度的范围包括:0.2um至2um。

优选地,所述第二引线作为集电极,所述第三引线作为基极,所述第四引线作为发射极。

优选地,所述衬底、所述隔离区、所述基区、所述第一轻掺杂以及所述第二轻掺杂区为第一掺杂类型,所述外延层、所述埋层、所述接触区以及所述发射区为第二掺杂类型,所述第一掺杂类型选自P型掺杂与N型掺杂中的一种,所述第二掺杂类型选自P型掺杂与N型掺杂中的另一种。

优选地,还包括:发射区,位于所述外延层中;以及集电区,位于所述外延层中,并围绕所述发射区,所述隔离区围绕所述集电区,其中,所述轻掺杂区还包括第二轻掺杂区,从所述集电区的内部横向延伸至所述外延层中,所述第二轻掺杂区超出所述集电区第二预定长度。

优选地,还包括:埋层,位于所述衬底中,且延伸至所述外延层中;以及接触区,位于所述第一轻掺杂区与所述第二轻掺杂区之间,从所述外延层的上表面延伸至所述埋层,所述接触区位于所述集电区的至少一侧。

优选地,所述发射区与所述集电区的掺杂浓度的范围分别包括:1E16/cm-3至1E20/cm-3

优选地,所述发射区与所述集电区的结深的范围分别包括:0.5um至10um。

优选地,所述轻掺杂区比所述发射区或所述集电区的掺杂浓度低1至3个数量级。

优选地,所述轻掺杂区的结深的范围包括所述发射区或所述集电区的结深的30%至85%。

优选地,所述第二预定长度的范围包括:所述发射区或所述集电区的结深的0.3至2倍。

优选地,所述绝缘层包括:第一绝缘层,位于所述外延层的上表面;第二绝缘层,位于所述第一绝缘层上;以及第三绝缘层,位于所述第二绝缘层上,其中,所述第一导电层位于所述第二绝缘层上,所述第三绝缘层覆盖所述第一导电层。

优选地,还包括第二导电层,位于所述第二绝缘层与所述第三绝缘层之间,并且横向超出所述第二轻掺杂区所述第三预定长度。

优选地,所述引线还包括:第二引线,位于所述第二绝缘层表面,经由所述第一接触孔与所述接触区连接;第三引线,位于所述第二绝缘层表面,经由所述第一接触孔与所述第二轻掺杂区连接;以及第四引线,位于所述第二绝缘层表面,经由所述第一接触孔与所述发射区连接。

优选地,所述第一导电层的材料包括金属,所述第一导电层的厚度的范围包括:0.2um至2um。

优选地,所述第二引线作为基极,所述第三引线作为集电极,所述第四引线作为发射极。

优选地,所述轻掺杂区的浓度范围包括1E15/cm-3至3E19/cm-3

优选地,所述轻掺杂区的厚度是所述外延层的5%至70%。

优选地,所述轻掺杂区的厚度是所述外延层的10%至40%。

优选地,所述第一预定长度的范围包括:所述外延层的厚度的0.3至1.5倍。

优选地,所述第三预定长度的范围包括:所述轻掺杂区结深的0.3至2倍。

优选地,所述第一引线位于所述第二绝缘层表面,所述第三绝缘层覆盖所述第一引线,所述第一接触孔依次穿过所述第二绝缘层与所述第一绝缘层,所述第一引线与所述第一导电层呈一体结构。

优选地,所述第一绝缘层与所述第二绝缘层的总厚度范围包括:0.1um至3um。

优选地,所述绝缘层还具有多个第二接触孔,位于所述第三绝缘层中,所述引线还包括:第五引线,位于所述第三绝缘层表面,经由所述第二接触孔与所述第二引线接触;第六引线,位于所述第三绝缘层表面,经由所述第二接触孔与所述第三引线接触;以及第七引线,位于所述第三绝缘层表面,经由所述第二接触孔与所述第四引线接触。

优选地,还包括钝化层,位于所述第三绝缘层表面,覆盖所述第五引线、所述第六引线以及所述第七引线。

优选地,所述接触区包括:深接触区,与所述埋层相连;以及浅接触区,位于所述深接触区上方,并分别与所述深接触区以及第二引线相连。

优选地,所述衬底、所述隔离区、所述发射区、所述集电区、所述第一轻掺杂以及所述第二轻掺杂区为第一掺杂类型,所述外延层、所述埋层以及所述接触区为第二掺杂类型,所述第一掺杂类型选自P型掺杂与N型掺杂中的一种,所述第二掺杂类型选自P型掺杂与N型掺杂中的另一种。

根据本发明的另一方面,提供了一种半导体器件的制造方法,包括形成如上述的半导体器件。

根据本公开的半导体器件及其制造方法,通过在外延层中设置轻掺杂区,并在外延层上方设置与轻掺杂区连接的导电层,减小了耗尽线的弯曲程度,延长了耗尽层的长度与宽度,从而减小了电场的集中程度,进而达到了提高半导体器件耐压程度的目的。

根据本公开的半导体器件及其制造方法,通过从隔离区的内部横向延伸至外延层的第一轻掺杂区,第一轻掺杂区超出隔离区第一预定长度,减小了耗尽线的弯曲程度,延长了耗尽层的宽度,即延长了耗尽线,通过位于第一轻掺杂区上方且横向超出第一轻掺杂区第三预定长度的第一导电层,减小了耗尽线终端的弯曲程度,延长了耗尽线的长度,从而减小了电场的集中程度,进而达到了提高半导体器件耐压程度的目的。

根据本公开的半导体器件及其制造方法,还通过从重掺杂区的内部横向延伸至外延层的第二轻掺杂区,第二轻掺杂区超出重掺杂区第二预定长度,进一步减小了耗尽线的弯曲程度,通过位于第二轻掺杂区上方且横向超出第二轻掺杂区第三预定长度的第二导电层,进一步减小了耗尽线终端的弯曲程度,延长了耗尽线的长度,从而减小了场强,进而达到了提高半导体器件耐压程度的目的。

附图说明

通过以下参照附图对本公开实施例进行描述,本公开的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚。

图1示出了现有技术中NPN器件的结构示意图。

图2示出了现有技术中横向PNP器件的结构示意图。

图3示出了本公开第一实施例的NPN器件的结构示意图。

图4至图7示出了图3的NPN器件的制造方法流程图。

图8示出了本公开第二实施例的横向PNP器件的结构示意图。

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本公开。在各个附图中,相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见,附图中的各个部分没有按比例绘制。此外,可能未示出某些公知的部分。

在下文中描述了本公开的许多特定的细节,以便更清楚地理解本发明。但正如本领域的技术人员能够理解的那样,可以不按照这些特定的细节来实现本公开。关于下文中出现的耗尽线的解释为:在完成器件的加工步骤之后,将整个器件应用于一定的工作电压下时,硅体内(外延层)内一定厚度的局部杂质被耗尽,所耗尽的厚度边界被称为耗尽线。其中,在所述外延层中,靠近隔离区的边缘承受最高耐压值。

图3示出了本公开第一实施例的NPN器件的结构示意图。

如图3所示,本公开第一实施例的NPN器件包括:衬底100、埋层110、外延层120、隔离区、接触区、基区151(重掺杂区)、发射区152、轻掺杂区、绝缘层210、钝化层230、导电层以及多条引线,轻掺杂区通过引线与导电层连接。隔离区包括相连的下隔离区131与上隔离区132。接触区包括相连的深接触区141与浅接触区142。轻掺杂区包括第一轻掺杂区161与第二轻掺杂区162。绝缘层210包括第一绝缘层211、第二绝缘层212以及第三绝缘层213。导电层包括第一导电层312与第二导电层332。多条引线包括第一引线311、第二引线320、第三引线331、第四引线340、第五引线350、第六引线360以及第七引线370。其中,衬底100、隔离区、基区151、第一轻掺杂区161、以及第二轻掺杂区162为第一掺杂类型,埋层110、外延层120、接触区、以及发射区为第二掺杂类型,第一掺杂类型与所述第二掺杂类型相反,第一掺杂类型选自P型掺杂与N型掺杂中的一种,第二掺杂类型选自P型掺杂与N型掺杂中的另一种。在本实施例中,第一掺杂类型选自P型掺杂,第二掺杂类型选自N型掺杂。然而本发明的第一实施例并不限于此,第一掺杂类型还可以为N型掺杂,第二掺杂类型为P型掺杂。

在本实施例中,衬底100为P型掺杂的晶向硅层。外延层120位于衬底100上。埋层110位于衬底100与外延层120中。隔离区位于外延层120,其中,下隔离区131与衬底100相连,上隔离区132与第一轻掺杂区161相连。接触区位于外延层120中,并且至少位于基区151的一侧,其中,深接触区141与埋层110相连,浅接触区142与第二引线320相连。

基区151位于外延层120中,发射区152位于基区151中,其中,基区151的掺杂浓度的范围包括:1E16/cm-3至1E20/cm-3,基区151的结深的范围包括:0.5um至10um。

第一轻掺杂区161位于外延层120中并且自隔离区内部横向延伸至外延层120,第一轻掺杂区161超出隔离区第一预设长度L1,第二轻掺杂区162位于外延层120中并且自基区151内部横向延伸至外延层120,第二轻掺杂区162超出基区151第二预设长度L2,其中,第一轻掺杂区161与第二轻掺杂区162的掺杂浓度均比基区151的掺杂浓度低1至3个数量级,第一轻掺杂区161与第二轻掺杂区162的结深的范围均包括:基区151的结深的30%至85%,第一预定长度L1的范围包括:外延层120厚度的0.3至1.5倍,第二预定长度L2的范围包括:基区151的结深的0.3至2倍。轻掺杂区的浓度范围包括1E15/cm-3至3E19/cm-3。轻掺杂区的厚度是所述外延层的5%至70%,优选地,轻掺杂区的厚度是所述外延层的10%至40%。

绝缘层210位于外延层120上,其中,第一绝缘层211位于外延层120上,第二绝缘层212位于第一绝缘层211上,第三绝缘层213位于第二绝缘层212上。在本实施例中,绝缘层210分别在第一轻掺杂区161、浅接触区142、基区151以及发射区152的对应处形成有第一接触孔,第一接触孔依次穿过第二绝缘层212与第一绝缘层211。其中,第一绝缘层211与第二绝缘层212的总厚度范围包括0.1um至3um。

第一引线311、第一导电层312、第二引线320、第二导电层332、第三引线331以及第四引线340位于第二绝缘层212上,并且第一引线311、第二引线320、第三引线331以及第四引线340的一端分别通过绝缘层210上的第一接触孔与第一轻掺杂区161、浅接触区142、基区151以及发射区151连接。第一引线311作为接地端,第二引线320作为集电极,第三引线331作为基极,第四引线340作为发射极。

在本实施例中,第一引线311、第二引线320、第三引线331以及第四引线340的另一端分别沿绝缘层212的表面横向延伸,并且第一引线311与第一导电层312接触,第三引线331与第二导电层332接触。并且第一引线311、第一导电层312、第二引线320、第二导电层332、第三引线331以及第四引线340在同一个步骤中形成,材料均为相同材料。

在一些其他实施例中,第一引线311与第一导电层312可以分开,第三引线331与第二导电层332可以分开。

第一导电层312位于第一轻掺杂区161上方,第一导电层312超出第一掺杂区161的边缘的部分达到第三预定长度L3。第二导电层332位于第二轻掺杂区162上方,第二导电层332超出第二掺杂区162的边缘的部分达到第三预定长度L3,其中,第三预定长度L3的范围包括:第一轻掺杂区161或第二轻掺杂区162结深的0.3至2倍,第一导电层312与第二导电层的厚度范围均包括:0.2um至2um。

第三绝缘层213覆盖第一引线311、第一导电层312、第二引线320、第二导电层332、第三引线331以及第四引线340。第三绝缘层213分别在第二引线320、第三引线331和第二导电层332的连接处以及第四引线340的对应处形成有第二接触孔。

第五引线350、第六引线360以及第七引线370均位于第三绝缘层213表面,一端沿第三绝缘层213表面横向延伸,另一端分别通过相应的第二接触孔与第二引线320、第三引线331以及第四引线340接触,从而实现集电极、基极、发射极的电性引出。

钝化层230位于第三绝缘层213上,覆盖第五引线350、第六引线360以及第七引线370,用于防止外界可移动离子进入器件结构中的电场区而造成污染,保证器件的高温可靠性。

在本发明实施例中,为了确保器件的高耐压性能,需要保证耗尽线121尽可能的平滑,因此需要利用L1的长度进行过度,若L1设置的过大,耗尽线121会出现陡坡,导致陡坡处的电压过高而器件被导致击穿,因此将L1设置外延层120厚度的0.3至1.5倍较为合适。同理,L2、L3的设置与L1类似。

下面将结合图4至图7对图3的NPN器件的制造方法进行详细说明。

该制造方法开始于衬底100。该衬底100为P型掺杂的晶向硅衬底。

然后,利用热氧化工艺在衬底100上形成厚氧化层,并利用光刻和刻蚀工艺在厚氧化层上形成埋层的掺杂窗口,经由埋层的掺杂窗口在衬底100中形成埋层110,其中,埋层110为N型掺杂。利用光刻和刻蚀工艺在厚氧化层上形成下隔离区的掺杂窗口,经由隔离区的掺杂窗口在衬底100中形成下隔离区131,其中,下隔离区131为P型掺杂。去除厚氧化层,在衬底100形成外延层120,其中,外延层120为N型掺杂。在此过程中,埋层110与下隔离区131会向外延层120中扩散,使埋层110与下隔离区131置于衬底100与外延层120相邻处,如图4所示。

然后,利用热氧化工艺在外延层120上形成氧化层,并利用光刻和刻蚀工艺在氧化层上形成深接触区的掺杂窗口,经由深接触区的掺杂窗口在外延层120中形成深接触区141,经扩散、推结后,深接触区141与埋层110相连,如图4所示,其中,深接触区140的掺杂类型为N型掺杂,在本实施例中,深接触区140的掺杂物质为磷。

然后,利用光刻和刻蚀工艺在氧化层上形成上隔离区的掺杂窗口,经由上隔离区的掺杂窗口在外延层120中形成上隔离区132,经推结后,上隔离区132与下隔离区131相连,如图4所示,其中,上隔离区132的掺杂类型为P型掺杂。

然后,去除氧化层,露出外延层120,在外延层120上形成薄氧化层,在外延层120中形成基区151,如图4所示,其中,基区151的掺杂类型为P型掺杂。

基区151的掺杂浓度的范围包括:1E16/cm-3至1E20/cm-3,基区151的结深的范围包括:为0.5um至10um。

然后,在外延层120中形成第一轻掺杂区161与第二轻掺杂区162,第一轻掺杂区161自隔离区内部横向延伸至外延层120,第一轻掺杂区161超出隔离区第一预设长度L1,第二轻掺杂区162自基区151内部横向延伸至外延层120,第二轻掺杂区162超出基区151第二预设长度L2,,如图4所示,其中,第一轻掺杂区161与第二轻掺杂区162均为P型掺杂,并且掺杂浓度均比基区151的掺杂浓度低1至3个数量级,第一轻掺杂区161与第二轻掺杂区162的结深的范围均包括:基区151的结深的30%至85%,第一预定长度L1的范围包括:外延层120厚度的0.3至1.5倍,第二预定长度L2的范围包括:基区151的结深的0.3至2倍。

然后,对基区151进行退火、氧化,并利用光刻、刻蚀、退火、氧化工艺在基区151中形成发射区152,以及在外延层120中形成浅接触区142,浅接触区142与深接触区141形成欧姆接触,如图4所示,其中,发射区152、浅接触区142掺杂类型为N型掺杂。

进一步的,对发射区152以及浅接触区142进行退火、氧化以在外延层120上形成第一绝缘层211与第二绝缘层212,如图5所示。其中,第一绝缘层211与第二绝缘层212的总厚度的范围包括:0.1um至3um。

进一步的,在第一绝缘层211与第二绝缘层212上形成多个第一接触孔201,如图5所示。

在该步骤中,对第一绝缘层211与第二绝缘层212进行刻蚀,以在第一轻掺杂区161、浅接触区142、基区151以及发射区152上方分别形成第一接触孔201。

进一步的,在第二绝缘层212上沉积金属,并利用光刻、刻蚀等方法,形成第一引线311、第一导电层312、第二引线320、第二导电层332、第三引线331以及第四引线340,如图6所示。其中,第一引线311、第二引线320、第三引线331以及第四引线340的一端分别通过第一接触孔101与第一轻掺杂区161、浅接触区142、基区151以及发射区152连接,另一端分别沿第二绝缘层212的表面横向延伸。第一引线311作为接地端,第二引线320作为集电极,第三引线331作为基极,第四引线340作为发射极。

在本实施例中,第一引线311与第一导电层312接触,第三引线331与第二导电层332接触。并且第一引线311、第一导电层312、第二引线320、第二导电层332、第三引线331以及第四引线340在同一个步骤中形成,材料相同,例如为金属铜、铝、SiCr、Ti和TiN等金属或金属化合物。

在一些其他实施例中,第一引线311与第一导电层312可以分开,第三引线331与第二导电层332可以分开。

在本实施例中,第一导电层312位于第一轻掺杂区161上方,第一导电层312超出第一掺杂区161的边缘的部分达到第三预定长度L3。第二导电层332位于第二轻掺杂区162上方,第二导电层332超出第二掺杂区162的边缘的部分达到第三预定长度L3,其中,第三预定长度L3的范围包括:第一轻掺杂区161或第二轻掺杂区162结深的0.3至2倍,第一导电层312与第二导电层的厚度范围均包括:0.2um至2um。

进一步的,在第二绝缘层212上形成第三绝缘层213,如图7所示。其中,第三绝缘层213覆盖第一引线311、第一导电层312、第二引线320、第二导电层332、第三引线331以及第四引线340。第一绝缘层211、第二绝缘层212以及第三绝缘层213构成绝缘层210。

进一步的,在第三绝缘层213表面形成第五引线350、第六引线360以及第七引线370,如图3所示。

在该步骤中,例如先对第三绝缘层213进行刻蚀以在第二引线320、第三引线331和第二导电层332的连接处、第二场板332以及第四引线340上方形成第二接触孔。然后利用光刻、刻蚀等方法,在第三绝缘层213上沉积形成第二金属层,再次利用光刻、刻蚀等方法,形成第五引线350、第六引线360以及第七引线370。其中,第五引线350、第六引线360以及第七引线370的一端沿第三绝缘层213表面横向延伸,另一端经由第二接触孔分别与第二引线320、第三引线331以及第四引线340相连,以实现集电极、基极以及发射极的电性引出。

进一步的,在第三绝缘层213上形成钝化层230,并通过压焊窗口光刻、刻蚀等步骤最终形成如图3所示的NPN器件。

根据本公开的第一实施例,通过在外延层120中形成第二轻掺杂区162,并控制第二轻掺杂区162两端伸出基区151的长度范围、第二轻掺杂区162的掺杂浓度以及结深的范围,从而减小了器件的耗尽线121的弯曲程度,达到了使边界电场分布均匀的目的。

根据本公开的第一实施例,通过在外延层120中形成第一轻掺杂区161,并控制第一轻掺杂区161超出上隔离区132的长度范围、第一轻掺杂区161的掺杂浓度以及结深的范围,从而减小了器件的耗尽线121的弯曲程度,达到了使边界电场分布均匀的目的。

根据本发明第一实施例的NPN器件及其制造方法,通过从隔离区的内部横向延伸至外延层的第一轻掺杂区161,从基区151的内部横向延伸至外延层的第二轻掺杂区162,减小了耗尽线121的弯曲程度,通过位于第一轻掺杂区161上方并横向延伸超出第一轻掺杂区161一定长度的第一导电层312,以及位于第二轻掺杂区162的上方并横向延伸超出第二轻掺杂区162的预定长度的第二导电层332,并控制第一导电层312与第二导电层332的厚度、控制第一导电层312的横向超出第一轻掺杂区161以及第二导电层332的横向超出第二轻掺杂区162的长度范围,从而进一步减小了耗尽线121终端(例如为,靠近隔离区和外延层上表面的位置)的弯曲程度,延长了耗尽边界的长度,即延长了耗尽线的长度,减小了电场的集中程度,进而达到了提高NPN器件耐压程度的目的。

在一些具体实施例中,可实现当集成电路纵向NPN器件在发射区悬空时,集电区对衬底的击穿电压Vcs提高到200至260V附近,集电区对基区的击穿电压Vcb提高到200V至260V附近。

图8示出了本公开第二实施例的横向PNP器件的结构示意图。

如图8所示,本公开第二实施例的横向PNP器件包括:衬底500、埋层510、外延层520、包括相接触的下隔离区531与上隔离区532的隔离区、包括相接触的深接触区541与浅接触区542的接触区、包括集电区551与发射区552的重掺杂区、第一轻掺杂区561、第二轻掺杂区562、第一引线611、第一导电层612、第二引线620、第三引线630、第四引线640、第五引线650、第六引线660、第七引线670、第一绝缘层711、第二绝缘层712、第三绝缘层713以及钝化层730。其中,衬底500、隔离区、集电区551、发射区552、第一轻掺杂区561以及第二轻掺杂区562为第一掺杂类型,埋层510、外延层520以及接触区为第二掺杂类型,第一掺杂类型与所述第二掺杂类型相反,第一掺杂类型选自P型掺杂与N型掺杂中的一种,第二掺杂类型选自P型掺杂与N型掺杂中的另一种。在本实施例中,第一掺杂类型选自P型掺杂,第二掺杂类型选自N型掺杂。然而本发明的第一实施例并不限于此,第一掺杂类型还可以为N型掺杂,第二掺杂类型为P型掺杂。

第一轻掺杂区561位于外延层520中,并且自上隔离区532内部横向延伸至外延层520,超出上隔离区532第一预定长度L1。第二轻掺杂区562位于外延层520中,并且自基区551内部横向延伸至外延层520,超出基区551第二预定长度L2。第一预定长度L1的范围包括:外延层520厚度的0.3至1.5倍,第二预定长度L2的范围包括:集电区551或发射区552结深的0.3至2倍。第一导电层612位于第一轻掺杂区561的上方,横向延伸并超出第一轻掺杂区561第三预定长度L3,第三预定长度L3的范围包括:第一轻掺杂区结深的0.3至2倍。

本公开第二实施例的横向PNP器件的结构和制造方法与第一实施例的NPN器件类似,在此不再赘述,与第一实施例的不同之处在于,在第二实施例的横向PNP器件中,集电区551围绕发射区552,发射区552的四周被集电区551包围。第二轻掺杂区周围未设置第二导电层,第一引线611经由第一接触孔分别与第一轻掺杂区561以及第一导电层612相连并作为横向PNP器件的地引线,第二引线620经由第一接触孔与浅接触区542相连并作为横向PNP器件的基极,第三引线630经由第一接触孔与集电区551相连并作为横向PNP器件的集电极,第四引线640经由接触孔与发射区552相连并作为横向PNP器件的发射极。第五引线650、第六引线660以及第七引线670分别经由相应的第二接触孔与第二引线620、第三引线630以及第四引线640相连,用于将电机引出。

在第二实施例的其他替代实施例中,还包括第二导电层,第二导电层设置在第二绝缘层712与第三绝缘层713之间,并使得第二导电层超出第二掺杂区562的边缘的部分达到第三预定长度L3。

根据本发明第二实施例的横向PNP器件,通过从隔离区的内部横向延伸至外延层的第一轻掺杂区,从集电区的内部横向延伸至外延层的第二轻掺杂区,减小了耗尽线的弯曲程度,通过位于第一轻掺杂区上方并横向延伸超出第一轻掺杂区一定长度的第一导电层,以及位于第二轻掺杂区的上方并横向延伸超出第二轻掺杂区的预定长度的第二导电层,并控制第一导电层与第二导电层的厚度、控制第一导电层的横向超出第一轻掺杂区以及第二导电层的横向超出第二轻掺杂区的长度范围、从而进一步减小了耗尽线终端(例如为,靠近隔离区和外延层上表面的位置)的弯曲程度,延长了耗尽边界的长度,即延长了耗尽线的长度,减小了电场的集中程度,进而达到了提高横向PNP器件耐压程度的目的。

在一些具体实施例中,可实现集成电路横向PNP器件在发射区悬空时,集电区对衬底的击穿电压Vcs提高到200V至260V附近,基区对衬底的击穿电压Vbs提高到200V至260V附近。

应当说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

依照本发明的实施例如上文所述,这些实施例并没有详尽叙述所有的细节,也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然,根据以上描述,可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例,是为了更好地解释本发明的原理和实际应用,从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。

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