低比导通电阻的横向双极型晶体管的制作方法
低比导通电阻的横向双极型晶体管的制作方法
【专利摘要】本发明公开了低比导通电阻的横向双极型晶体管，包括,衬底;设置于衬底上的第一RESURF区；依次设置的集电区、基区以及发射区；其中，所述基区内形成有基区欧姆接触区，所述基区欧姆接触区上设置有基极；所述集电区内形成有集电区欧姆接触区，所述集电区欧姆接触区上设置有集电极；所述发射区上设置有发射极，用于平缓漂移区电场变化的第二RESURF区。通过设置第二RESURF区，可以使得横向双极型晶体管漂移区的电场变得平缓，从而在相同的漂移区长度下，可以达到更高的反向阻断电压和更低的导通电阻。
【专利说明】低比导通电阻的横向双极型晶体管
【技术领域】
[0001]本发明涉及到功率半导体器件及其制造方法，具体是一种低比导通电阻的横向双极型晶体管。
【背景技术】
[0002]功率半导体器件又被称为电子电力器件，随着功率集成电路尤其是单片片上功率集成系统的发展，功率半导体器件蓬勃发展。横向功率器件的电极位于芯片的表面，易于通过内部连接实现与低压信号电路及其他器件的相互集成，因此横向功率器件在功率集成电路中被大量运用。在功率集成电路中，横向功率器件往往占整个芯片面积的一半以上，是整个功率集成电路的核心和关键。而且，随着现代功率集成电路的发展，对横向功率器件的性能提出了更高的要求，要求横向功率器件具有较高的击穿电压能力、低的导通电阻、高的工作频率等等。
[0003]作为主流的横向功率器件之一，横向双极型晶体管LBJT是以两个反向连结的PN结组成的NPN或者PNP为基本结构，通过基集电流驱动来获得其开关特效的电力电子器件，其具有小信号跨导大、截止频率高、噪声特性好等优点，在功率集成电路中被广泛使用，横向双极型晶体管也被成为平面双极型晶体管。
[0004]中国专利文献CN102610638A中公开了一种用于功率集成电路的S1-BJT器件及其制作方法，自下而上包括SiC衬底、P型缓冲层、η型集电区、P型基区、η型发射区、钝化层、P型欧姆接触区位于P型基区的两侧、η型欧姆接触位于η型发射区两侧、发射极位于η型发射区上、基极位于P型欧姆接触上、集电极位于η型欧姆接触区上，在集电区与基区界面处设有长度为0.2-0.6um的保护环，在基集电极处设置有场板。上述专利文献公开了单RESURF结构，但是在这种结构中，漂移区的掺杂剂量对反向阻断电压和比导通电阻起相反的作用，即掺杂剂量增加，反向阻断电压得到提高、比导通电阻也随之变大。这种性质使得其在器件设计中，要想获得高的耐压，必须以牺牲比导通电阻、增加功耗来作为代价。
【发明内容】
[0005]为此，本发明所要解决的是现有SINGLE RESURF结构的横向双极型晶体管漂移区的掺杂剂量对反向阻断电压和比导通电阻起相反的作用带来的不能兼顾提高反向导通电压并同时降低比导通电阻的技术问题，提供一种低比导通电阻的横向双极型晶体管。
[0006]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下:
[0007]—种低比导通电阻的横向双极型晶体管，包括，
[0008]衬底；
[0009]设置于衬底上的第一 RESURF区；
[0010]依次设置的集电区、基区以及发射区；其中，所述基区内形成有基区欧姆接触区，所述基区欧姆接触区上设置有基极；所述集电区内形成有集电区欧姆接触区，所述集电区欧姆接触区上设置有集电极；所述发射区上设置有发射极，用于平缓漂移区电场变化的第二 RESURF 区。
[0011]所述第二 RESURF区通过离子注入形成在所述集电区内。
[0012]所述第二 RESURF区长度为所述横向双极型晶体管漂移区长度的三分之二。
[0013]所述第二 RESURF区为P型RESURF区。
[0014]所述衬底为碳化硅衬底；
[0015]所述第一 RESURF区为设置在所述碳化硅衬底上表面的碳化硅外延层；
[0016]所述集电区为设置于所述第一 RESURF区上表面的N型集电区；
[0017]所述基区为设置于所述N型集电区上表面的P型基区；
[0018]所述发射区为设置在所述P型基区上表面的N型发射区。
[0019]所述衬底为氮化镓衬底；
[0020]所述第一 RESURF区为设置在所述氮化镓衬底上表面的氮化镓外延层；
[0021]所述集电区为设置于所述第一 RESURF区上表面的N型集电区；
[0022]所述基区为设置于所述N型集电区上表面的P型基区；
[0023]所述发射区为设置在所述P型基区上表面的N型发射区。
[0024]所述第一 RESURF区为P型RESURF区。
[0025]本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点:
[0026]本发明的横向双极型晶体管，包括衬底；设置于衬底上的第一 RESURF区；依次设置的集电区、基区以及发射区；其中，所述基区内形成有基区欧姆接触区，所述基区欧姆接触区上设置有基极；所述集电区内形成有集电区欧姆接触区，所述集电区欧姆接触区上设置有集电极；所述发射区上设置有发射极，用于平缓漂移区电场变化的第二 RESURF区；通过设置第二 RESURF区，可以使得横向双极型晶体管漂移区的电场变得平缓，从而在相同的漂移区长度下，可以达到更高的反向阻断电压；同时，降低了整个器件的比导通电阻，实现在提高器件相同的耐压等级的同时，器件的比导通电阻相对于单resurf情况下提高至少两倍，功耗大大降低。。
[0027]通过离子注入方式将第二 RESURF区设置在所述集电区内，不占用横向双极型晶体管的外部空间，结构更紧凑。
[0028]将所述第二 RESURF区长度为所述横向双极型晶体管漂移区长度的三分之二，能获得更高的反向阻断电压和更低的导通电阻。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
[0030]图1为本发明一个实施例的NPN型横向双极型晶体管的结构示意图；
[0031]图2为本发明第二个实施例的横向双极型晶体管的结构示意图。
[0032]图中附图标记表示为:2-衬底，3-第一 RESURF区，4-集电区4，5_注入式第二RESURF区，51-外延式第二 RESURF区，6-集电区欧姆接触区，7-基区，8-基区欧姆接触区8，9-集电极9，10-发射区10，11-基极，12-发射极12。
【具体实施方式】[0033]参见图1所示，本发明实施例一的NPN型横向双极型晶体管，由下到上依次包括:
[0034]P+碳化娃衬底2 ;
[0035]P-碳化硅外延层，所述P-碳化硅外延层构成P型第一 RESURF区3 ；
[0036]在所述P-碳化硅上通过外延形成N型集电区4，所述N型集电区4内靠近上表面处通过离子注入形成有N+集电区欧姆接触区6和注入式第二 RESURF区5，其中，所述N+集电区欧姆接触区6上设置有集电极9 ;所述注入式第二 RESURF区5用于平缓漂移区电场变化，作为本发明的一个具体实施例，所述第二 RESURF区5为P型RESURF区，且所述第二RESURF区5长度为所述横向双极型晶体管漂移区长度的三分之二，厚度为所述横向双极型晶体管漂移区长度的三分之一；
[0037]P型基区7，在所述P型基区7内靠近上表面处通过离子注入形成有基区欧姆接触区8，所述基区欧姆接触区8上设置有基极11 ；
[0038]N型发射区10，所述N型发射区10上设置有发射极12。
[0039]本实施例中，每次外延后都需要配套以相应的离子注入和高温退火，已保证对所述横向双极型晶体管的性能负面影响最小。
[0040]参见图2所示，作为本发明实施例二的NPN型横向双极型晶体管，由下到上依次包括:
[0041]氮化镓衬底2;
[0042]氮化镓外延层，所述氮化镓外延层构成P型第一 RESURF区3 ；
[0043]N型集电区4，所述N型集电区4内靠近上表面处通过离子注入形成有集电区欧姆接触区6，所述集电区欧姆接触区6上设置有集电极9 ；
[0044]P型基区7，在所述P型基区7内靠近上表面处通过离子注入形成有基区欧姆接触区8，所述基区欧姆接触区8上设置有基极11 ；
[0045]N型发射区10，所述N型发射区10上设置有发射极12 ；
[0046]外延式第二 RESURF区51,通过外延方式设置在所述集电区4的上表面上,用于平缓漂移区电场变化。作为本发明的一个具体实施例，所述第二 RESURF区51为P型RESURF区，且所述第二 RESURF区51长度为所述横向双极型晶体管漂移区长度的三分之二，能获得更好的提高反向阻断电压和降低比导通电阻的效果。
[0047]作为上述两个实施例的变形，上述实施例中的P型第二 RESURF区可为N型RESURF区取代，同样能实现发明的目的，属于本发明的保护范围。
[0048]作为其他的实施例，上述第二 RESURF区的长度不限于漂移区长度的三分之二，其他同上述实施例，同样能实现本发明的目的，属于本发明创造的保护范围。
[0049]作为本发明的其他实施例，所述第二 RESURF同样可以设置在PNP型横向双极型晶体管中，起到同样的作用，同样能实现本发明的目的，属于本发明的保护范围。
[0050]本发明的横向双极型晶体管，通过设置第二 RESURF，可以使得漂移区的电势线更加均匀的分布，在漂移区的掺杂也更高，从而实现在相同的漂移区长度下，可以达到更高的反向阻断电压和更低的导通电阻。
[0051]显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
【权利要求】
1.一种低比导通电阻的横向双极型晶体管，包括， 衬底； 设置于衬底上的第一 RESURF区； 依次设置的集电区、基区以及发射区；其中，所述基区内形成有基区欧姆接触区，所述基区欧姆接触区上设置有基极；所述集电区内形成有集电区欧姆接触区，所述集电区欧姆接触区上设置有集电极；所述发射区上设置有发射极，其特征在于，还包括:用于平缓漂移区电场变化的第二 RESURF区。
2.根据权利要求1所述的横向双极型晶体管，其特征在于:所述第二RESURF区通过离子注入形成在所述集电区内。
3.根据权利要求1或2所述的横向双极型晶体管，其特征在于:所述第二RESURF区长度为所述横向双极型晶体管漂移区长度的三分之二。
4.根据权利要求3所述的横向双极型晶体管，其特征在于:所述第二RESURF区为P型RESURF 区。
5.根据权利要求4所述的横向双极型晶体管，其特征在于: 所述衬底为碳化硅衬底； 所述第一 RESURF区为设置在所述碳化硅衬底上表面的碳化硅外延层； 所述集电区为设置于所述第一 RESURF区上表面的N型集电区； 所述基区为设置于所述N型集电区上表面的P型基区； 所述发射区为设置在所述P型基区上表面的N型发射区。
6.根据权利要求4所述的横向双极型晶体管，其特征在于: 所述衬底为氮化镓衬底； 所述第一 RESURF区为设置在所述氮化镓衬底上表面的氮化镓外延层； 所述集电区为设置于所述第一 RESURF区上表面的N型集电区； 所述基区为设置于所述N型集电区上表面的P型基区； 所述发射区为设置在所述P型基区上表面的N型发射区。
7.根据权利要求5或6所述的横向双极型晶体管，其特征在于:所述第一RESURF区为P 型 RESURF 区。
【文档编号】H01L29/739GK103681815SQ201210330620
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年9月9日 优先权日:2012年9月9日
【发明者】张作钦, 崔京京 申请人:苏州英能电子科技有限公司
【专利摘要】本发明公开了低比导通电阻的横向双极型晶体管，包括,衬底;设置于衬底上的第一RESURF区；依次设置的集电区、基区以及发射区；其中，所述基区内形成有基区欧姆接触区，所述基区欧姆接触区上设置有基极；所述集电区内形成有集电区欧姆接触区，所述集电区欧姆接触区上设置有集电极；所述发射区上设置有发射极，用于平缓漂移区电场变化的第二RESURF区。通过设置第二RESURF区，可以使得横向双极型晶体管漂移区的电场变得平缓，从而在相同的漂移区长度下，可以达到更高的反向阻断电压和更低的导通电阻。
【专利说明】低比导通电阻的横向双极型晶体管
【技术领域】
[0001]本发明涉及到功率半导体器件及其制造方法，具体是一种低比导通电阻的横向双极型晶体管。
【背景技术】
[0002]功率半导体器件又被称为电子电力器件，随着功率集成电路尤其是单片片上功率集成系统的发展，功率半导体器件蓬勃发展。横向功率器件的电极位于芯片的表面，易于通过内部连接实现与低压信号电路及其他器件的相互集成，因此横向功率器件在功率集成电路中被大量运用。在功率集成电路中，横向功率器件往往占整个芯片面积的一半以上，是整个功率集成电路的核心和关键。而且，随着现代功率集成电路的发展，对横向功率器件的性能提出了更高的要求，要求横向功率器件具有较高的击穿电压能力、低的导通电阻、高的工作频率等等。
[0003]作为主流的横向功率器件之一，横向双极型晶体管LBJT是以两个反向连结的PN结组成的NPN或者PNP为基本结构，通过基集电流驱动来获得其开关特效的电力电子器件，其具有小信号跨导大、截止频率高、噪声特性好等优点，在功率集成电路中被广泛使用，横向双极型晶体管也被成为平面双极型晶体管。
[0004]中国专利文献CN102610638A中公开了一种用于功率集成电路的S1-BJT器件及其制作方法，自下而上包括SiC衬底、P型缓冲层、η型集电区、P型基区、η型发射区、钝化层、P型欧姆接触区位于P型基区的两侧、η型欧姆接触位于η型发射区两侧、发射极位于η型发射区上、基极位于P型欧姆接触上、集电极位于η型欧姆接触区上，在集电区与基区界面处设有长度为0.2-0.6um的保护环，在基集电极处设置有场板。上述专利文献公开了单RESURF结构，但是在这种结构中，漂移区的掺杂剂量对反向阻断电压和比导通电阻起相反的作用，即掺杂剂量增加，反向阻断电压得到提高、比导通电阻也随之变大。这种性质使得其在器件设计中，要想获得高的耐压，必须以牺牲比导通电阻、增加功耗来作为代价。
【发明内容】
[0005]为此，本发明所要解决的是现有SINGLE RESURF结构的横向双极型晶体管漂移区的掺杂剂量对反向阻断电压和比导通电阻起相反的作用带来的不能兼顾提高反向导通电压并同时降低比导通电阻的技术问题，提供一种低比导通电阻的横向双极型晶体管。
[0006]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下:
[0007]—种低比导通电阻的横向双极型晶体管，包括，
[0008]衬底；
[0009]设置于衬底上的第一 RESURF区；
[0010]依次设置的集电区、基区以及发射区；其中，所述基区内形成有基区欧姆接触区，所述基区欧姆接触区上设置有基极；所述集电区内形成有集电区欧姆接触区，所述集电区欧姆接触区上设置有集电极；所述发射区上设置有发射极，用于平缓漂移区电场变化的第二 RESURF 区。
[0011]所述第二 RESURF区通过离子注入形成在所述集电区内。
[0012]所述第二 RESURF区长度为所述横向双极型晶体管漂移区长度的三分之二。
[0013]所述第二 RESURF区为P型RESURF区。
[0014]所述衬底为碳化硅衬底；
[0015]所述第一 RESURF区为设置在所述碳化硅衬底上表面的碳化硅外延层；
[0016]所述集电区为设置于所述第一 RESURF区上表面的N型集电区；
[0017]所述基区为设置于所述N型集电区上表面的P型基区；
[0018]所述发射区为设置在所述P型基区上表面的N型发射区。
[0019]所述衬底为氮化镓衬底；
[0020]所述第一 RESURF区为设置在所述氮化镓衬底上表面的氮化镓外延层；
[0021]所述集电区为设置于所述第一 RESURF区上表面的N型集电区；
[0022]所述基区为设置于所述N型集电区上表面的P型基区；
[0023]所述发射区为设置在所述P型基区上表面的N型发射区。
[0024]所述第一 RESURF区为P型RESURF区。
[0025]本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点:
[0026]本发明的横向双极型晶体管，包括衬底；设置于衬底上的第一 RESURF区；依次设置的集电区、基区以及发射区；其中，所述基区内形成有基区欧姆接触区，所述基区欧姆接触区上设置有基极；所述集电区内形成有集电区欧姆接触区，所述集电区欧姆接触区上设置有集电极；所述发射区上设置有发射极，用于平缓漂移区电场变化的第二 RESURF区；通过设置第二 RESURF区，可以使得横向双极型晶体管漂移区的电场变得平缓，从而在相同的漂移区长度下，可以达到更高的反向阻断电压；同时，降低了整个器件的比导通电阻，实现在提高器件相同的耐压等级的同时，器件的比导通电阻相对于单resurf情况下提高至少两倍，功耗大大降低。。
[0027]通过离子注入方式将第二 RESURF区设置在所述集电区内，不占用横向双极型晶体管的外部空间，结构更紧凑。
[0028]将所述第二 RESURF区长度为所述横向双极型晶体管漂移区长度的三分之二，能获得更高的反向阻断电压和更低的导通电阻。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
[0030]图1为本发明一个实施例的NPN型横向双极型晶体管的结构示意图；
[0031]图2为本发明第二个实施例的横向双极型晶体管的结构示意图。
[0032]图中附图标记表示为:2-衬底，3-第一 RESURF区，4-集电区4，5_注入式第二RESURF区，51-外延式第二 RESURF区，6-集电区欧姆接触区，7-基区，8-基区欧姆接触区8，9-集电极9，10-发射区10，11-基极，12-发射极12。
【具体实施方式】[0033]参见图1所示，本发明实施例一的NPN型横向双极型晶体管，由下到上依次包括:
[0034]P+碳化娃衬底2 ;
[0035]P-碳化硅外延层，所述P-碳化硅外延层构成P型第一 RESURF区3 ；
[0036]在所述P-碳化硅上通过外延形成N型集电区4，所述N型集电区4内靠近上表面处通过离子注入形成有N+集电区欧姆接触区6和注入式第二 RESURF区5，其中，所述N+集电区欧姆接触区6上设置有集电极9 ;所述注入式第二 RESURF区5用于平缓漂移区电场变化，作为本发明的一个具体实施例，所述第二 RESURF区5为P型RESURF区，且所述第二RESURF区5长度为所述横向双极型晶体管漂移区长度的三分之二，厚度为所述横向双极型晶体管漂移区长度的三分之一；
[0037]P型基区7，在所述P型基区7内靠近上表面处通过离子注入形成有基区欧姆接触区8，所述基区欧姆接触区8上设置有基极11 ；
[0038]N型发射区10，所述N型发射区10上设置有发射极12。
[0039]本实施例中，每次外延后都需要配套以相应的离子注入和高温退火，已保证对所述横向双极型晶体管的性能负面影响最小。
[0040]参见图2所示，作为本发明实施例二的NPN型横向双极型晶体管，由下到上依次包括:
[0041]氮化镓衬底2;
[0042]氮化镓外延层，所述氮化镓外延层构成P型第一 RESURF区3 ；
[0043]N型集电区4，所述N型集电区4内靠近上表面处通过离子注入形成有集电区欧姆接触区6，所述集电区欧姆接触区6上设置有集电极9 ；
[0044]P型基区7，在所述P型基区7内靠近上表面处通过离子注入形成有基区欧姆接触区8，所述基区欧姆接触区8上设置有基极11 ；
[0045]N型发射区10，所述N型发射区10上设置有发射极12 ；
[0046]外延式第二 RESURF区51,通过外延方式设置在所述集电区4的上表面上,用于平缓漂移区电场变化。作为本发明的一个具体实施例，所述第二 RESURF区51为P型RESURF区，且所述第二 RESURF区51长度为所述横向双极型晶体管漂移区长度的三分之二，能获得更好的提高反向阻断电压和降低比导通电阻的效果。
[0047]作为上述两个实施例的变形，上述实施例中的P型第二 RESURF区可为N型RESURF区取代，同样能实现发明的目的，属于本发明的保护范围。
[0048]作为其他的实施例，上述第二 RESURF区的长度不限于漂移区长度的三分之二，其他同上述实施例，同样能实现本发明的目的，属于本发明创造的保护范围。
[0049]作为本发明的其他实施例，所述第二 RESURF同样可以设置在PNP型横向双极型晶体管中，起到同样的作用，同样能实现本发明的目的，属于本发明的保护范围。
[0050]本发明的横向双极型晶体管，通过设置第二 RESURF，可以使得漂移区的电势线更加均匀的分布，在漂移区的掺杂也更高，从而实现在相同的漂移区长度下，可以达到更高的反向阻断电压和更低的导通电阻。
[0051]显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
【权利要求】
1.一种低比导通电阻的横向双极型晶体管，包括， 衬底； 设置于衬底上的第一 RESURF区； 依次设置的集电区、基区以及发射区；其中，所述基区内形成有基区欧姆接触区，所述基区欧姆接触区上设置有基极；所述集电区内形成有集电区欧姆接触区，所述集电区欧姆接触区上设置有集电极；所述发射区上设置有发射极，其特征在于，还包括:用于平缓漂移区电场变化的第二 RESURF区。
2.根据权利要求1所述的横向双极型晶体管，其特征在于:所述第二RESURF区通过离子注入形成在所述集电区内。
3.根据权利要求1或2所述的横向双极型晶体管，其特征在于:所述第二RESURF区长度为所述横向双极型晶体管漂移区长度的三分之二。
4.根据权利要求3所述的横向双极型晶体管，其特征在于:所述第二RESURF区为P型RESURF 区。
5.根据权利要求4所述的横向双极型晶体管，其特征在于: 所述衬底为碳化硅衬底； 所述第一 RESURF区为设置在所述碳化硅衬底上表面的碳化硅外延层； 所述集电区为设置于所述第一 RESURF区上表面的N型集电区； 所述基区为设置于所述N型集电区上表面的P型基区； 所述发射区为设置在所述P型基区上表面的N型发射区。
6.根据权利要求4所述的横向双极型晶体管，其特征在于: 所述衬底为氮化镓衬底； 所述第一 RESURF区为设置在所述氮化镓衬底上表面的氮化镓外延层； 所述集电区为设置于所述第一 RESURF区上表面的N型集电区； 所述基区为设置于所述N型集电区上表面的P型基区； 所述发射区为设置在所述P型基区上表面的N型发射区。
7.根据权利要求5或6所述的横向双极型晶体管，其特征在于:所述第一RESURF区为P 型 RESURF 区。
【文档编号】H01L29/739GK103681815SQ201210330620
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年9月9日 优先权日:2012年9月9日
【发明者】张作钦, 崔京京 申请人:苏州英能电子科技有限公司
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