CN101777578A - 一种横向三极管的结构及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种横向三极管(Lateral Bipolar Transistor)，包括：衬底，在所述衬底中设有阱区，在所述阱区中设有基区、集电区和发射区。其特征在于，在所述阱区中，在所述发射区下层，紧靠发射区的位置设有高浓度掺杂区。如权利要求1所述的横向三极管的制造方法，包括：提供所述衬底，在所述衬底上形成所述阱区；在所述阱区中，在所述发射区下层，紧靠发射区的位置形成高浓度掺杂区；在所述阱区中分别形成所述基区、所述集电区和所述发射区。

Description

一种横向三极管的结构及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种集成电路加工制造技术，特别涉及一种横向三极管的结构及其制造方法。

背景技术

BiCMOS(双极-互补金属-氧化层半导体器件)是将双极器件和互补金属-氧化层半导体(CMOS)器件建造在相同的衬底上，BICMOS工艺即是将Bipolar工艺(即双极工艺)与CMOS工艺(互补金属-氧化层半导体器件工艺)相结合的一种综合工艺，将双极器件的线性和速度与CMOS的低耗用功率、低热耗散和较高密度相结合的集成电路工艺。

在多数BiCMOS器件中，放大增益是由横向三极管的结构决定的。现有BiCMOS有一定的局限性，其中一个限制因素是横向晶体管的低电流增益性，即其放大增益很难有明显提高。

图1A为现有技术中横向PNP三极管的结构图，图1B为图1A中横向PNP三极管的结构的电路图。参照图1A所示，横向PNP三极，包括：P型衬底100、在P型衬底100中的N阱区200，在N阱区100中设有N型基区3020、P型集电区4020、P型发射区5020，在所述N型基区3020和衬底100之间设有浅沟槽隔离层6020，在所述P型基区3020与所述P型集电区4020之间设有有浅沟槽隔离层6040。在所述P型集电区4020与所述P型发射区5020之间的衬底表面上设有多晶硅层8020。发射区5020、基区3020和集电区4020组成横向PNP三极管，发射区5020，阱区200、衬底100组成纵向PNP三极管。

在图1B现有技术中横向PNP三极管的电路图示中，当纵向PNP三极管的发射区-基区间电压大于内建电压时，发射电流Ie流入所述N阱区200，导致在所述衬底上生成寄生的纵向PNP集电极电流Ic(V)，而Ic(V)是不必要的电流，Ic(L)为横向PNP集电极电流，Ic(V)降低了Ic(L)的值，从而降低了电流增益。电流增益为Ic(L)/Ib的值，Ib为基极电流，此电流增益值往往小于3，故电流增益很小。

发明内容

本发明解决的技术问题是：提供一种横向三极管的机构及其制作方法，以提高横向三极管的电流增益。

为解决上述问题，本发明提供一种横向三极管的结构，包括：衬底，在所述衬底中设有阱区，在所述阱区中设有基区、集电区和发射区，构成一个横向三极管；其特征在于，在所述阱区中，在所述发射区下层，紧靠发射区的位置设有高浓度掺杂区。

可选的，横向三极管为横向PNP三极管。

可选的，横向三极管为横向NPN三极管。

优选的，当横向三极管为横向PNP三极管时，所述高浓度掺杂区为高浓度N型掺杂区。

优选的，当横向三极管为横向NPN三极管时，所述高浓度掺杂区为高浓度P型掺杂区。

可选的，在所述基区和所述集电区之间设有浅沟槽隔离层，在所述基区和所述衬底之间还设有浅沟槽隔离层。

可选的，在所述发射区和所述集电区之间的所述衬底表面上设有多晶硅层。

为解决前述问题，本发明提供一种横向三极管的制造方法，其特征在于，包括：提供衬底，在所述衬底中形成阱区；在所述阱区中，在所述发射区下层，紧靠发射区的位置形成高浓度掺杂区；在所述阱区中形成基区、集电区和发射区。

可选的，在所述基区和所述集电区之间设有浅沟槽隔离层，位于所述基区和所述衬底之间还设有浅沟槽隔离层。

可选的，在所述发射区和所述集电区之间的所述衬底表面上还可形成多晶硅层。

可选的，在形成阱区之后和注入掺杂区之前，在所述衬底上形成所述浅沟槽隔离层和所述多晶硅层。

发射区、基区和集电区组成横向三极管，发射区，阱区、衬底组成纵向三极管。在所述阱区中，在所述发射区下层，紧靠发射区的位置注入高浓度掺杂区后，高浓度掺杂使费米能级位置发生变化，纵向三极管发射结的内建电压得以提高，使得发射极载流子减少，从而减小寄生纵向发射极电流，进而使横向三极管的发射极电流增加，最终提高了横向三极管的电流增益。

附图说明

图1A为现有技术中横向PNP双极晶体管的剖面示意图；

图1B为现有技术中横向PNP双极晶体管的电路图，图1A对应的电路图；

图2A为本发明横向三极管的俯视图

图2B为本发明横向三极管的剖面示意图；

图2C为本发明横向三极管制造流程中的关键步骤-注入形成掺杂区；

图2D为本发明横向三极管制造流程中注入形成掺杂区后结构图。

具体实施方式

为使本发明的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本发明新型的内容作进一步说明。当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域内的普通及说人员所熟知的一般替换也涵盖在本发明的保护范围内。

其次，本发明利用示意图进行了详细的表述，在详述本发明实例时，为了便于说明，示意图不依照一般比例局部放大，不应以此作为对本发明的限定。

如图2A所示为本发明实施例中横向三极管的俯视图，对于本发明的横向三极管，可以为如图2A所示的圆形，也可以为其他形状，如方形等。图2B为图2A中沿AB方向的剖面示意图。参见图2B，所述横向三极管，包括：衬底10，形成在所述衬底10中的阱区20，在所述阱区20中设有基区302、集电区402和发射区502，其特征在于：位于所述阱区20中，在所述发射区502下层，紧靠发射区502的位置设有掺杂区902。

可选的，所述横向三极管为横向PNP(Lateral PNP Bipolar Transistor，L-PNP Bipolar Transistor)三极管。所述横向PNP三极管包括：P型衬底10，形成在所述P型衬底10中的N型阱区20，在所述N型阱区中设有N型基区302、P型集电区402和P型发射区502；位于所述N型阱区20中，在所述发射区502下层，在所述发射区502下层，紧靠发射区502的位置设有N型(如磷)掺杂区902。

可选的，所述横向三极管为横向NPN(Lateral NPN Bipolar Transistor，L-NPN Bipolar Transistor)三极管。所述横向NPN三极管包括：N型衬底10，形成在所述N型衬底10中的P型阱区20，在所述P型阱区中设有P型基区302、N型集电区402和N型发射区502；位于所述P型阱区20中，在在所述发射区502下层，紧靠发射区502的位置设有P型(如硼)掺杂区902。

优选的，所述横向三极管，所述掺杂区902为高浓度掺杂区。

可选的，所述横向三极管，还包括：在所述基区302和所述集电区402之间设有浅沟槽隔离层602，在位于与所述基区302和所述衬底10之间设有浅沟槽隔离层604。

可选的，所述横向三极管，还包括：在所述发射区502和所述集电区402之间，所述衬底20的表面上设有多晶硅层802。

发射区502、基区302和集电区402组成横向三极管，发射区502，阱区20、衬底10组成纵向三极管。在所述阱区中，在所述发射区502下层，紧靠发射区502的位置注入高浓度掺杂区902后，高浓度掺杂使的费米能级位置发生变化，纵向三极管发射结的内建电压得以提高，使得发射极载流子减少，从而减小寄生纵向发射极电流，进而使横向三极管的发射极电流增加，最终提高了横向三极管的电流增益。

本发明的横向三极管的制造方法，包括：

提供所述衬底10，在所述衬底10上形成所述阱区20。

在所述阱区20中，在需要形成所述发射区502的下层，在所述发射区502下层，紧靠发射区502的位置注入高浓度掺杂区902；

在所述阱区20中分别形成所述的基区302、集电区402和发射区502。

具体的，参见图2B，图2B为本发明横向三极管制造流程中的注入形成掺杂区902，在衬底10的表面上形成光刻胶1000，并提供具有一定图形的掩膜板，以所述掩膜板为掩模，对所述光刻胶进行曝光、显影，使所述光刻胶的图形与所述掩膜板相匹配，露出需要形成高浓度掺杂区902的区域，所述区域在所述阱区中，在所述发射区502下层，紧靠发射区502的位置。向所述区域中注入高浓度杂质，形成如图2C所示的结构。

可选的，所述横向三极管，还包括：在所述基区302与所述衬底10之间设有浅沟槽隔离层602，在所述基区302与所述P型集电区402之间还设有浅沟槽隔离层604。

可选的，所述横向三极管，还包括：多晶硅层802位于所述发射区502和集电区402之间的所述衬底20的表面上。

可选的，在形成所述阱区10之后，形成掺杂区902之前还可包括：在衬底上10，形成浅沟槽隔离层602和多晶硅层802。

发射区502、基区302和集电区402组成横向三极管，发射区502，阱区20、衬底10组成纵向三极管。在所述阱区中，在所述发射区502下层，在紧靠发射区502位置下方注入高浓度掺杂区902后，高浓度掺杂使费米能级位置发生变化，纵向三极管发射结的内建电压得以提高，使得发射极载流子减少，从而减小寄生纵向发射极电流，进而使横向三极管的发射极电流增加，最终提高了横向三极管的电流增益。

此外，本发明的另一目标为制作横向三极管的过程中省去原有技术需要的外延层，节约工艺制作成本。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动或变型而不脱离本发明的精神和范围，这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明的权利要求及其同等技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型之内

Claims (11)

1.一种横向三极管，包括：衬底，在所述衬底中设有阱区，在所述阱区中设有基区、集电区和发射区，构成一个横向三极管；其特征在于，在所述阱区中，在所述发射区下层，紧靠发射区的位置设有高浓度掺杂区。

2.如权利要求1所述的横向三极管，其特征在于，横向三极管为横向PNP三极管。

3.如权利要求1所述的横向三极管，其特征在于，横向三极管为横向NPN三极管。

4.如权利要求2所述的横向三极管结构，其特征在于，横向PNP三极管中所述掺杂区为高浓度N型掺杂区。

5.如权利要求3所述的横向三极管结构，其特征在于，横向NPN三极管中所述掺杂区为高浓度P型掺杂区。

6.如权利要求1所述的横向三极管结构，其特征在于，还包括：在所述基区和所述集电区之间设有浅沟槽隔离层，在所述基区和所述衬底之间还设有浅沟槽隔离层。

7.如权利要求1所述的横向三极管结构，其特征在于，还包括：在所述发射区和所述集电区之间的所述衬底表面上设有多晶硅层。

8.如权利要求1所述的横向三极管的制造方法，其特征在于，包括：

提供衬底，在所述衬底中形成阱区；

在所述阱区中，在所述发射区下层，紧靠发射区的位置形成高浓度掺杂区；

在所述阱区中形成基区、集电区和发射区。

9.如权利要求9所述的横向三极管的制造方法，其特征在于，还包括：在所述基区和所述集电区之间设有浅沟槽隔离层，位于所述基区和所述衬底之间还设有浅沟槽隔离层。

10.如权利要求9所述的横向三极管的制造方法，其特征在于，还包括：在所述发射区和所述集电区之间的所述衬底表面上还可形成多晶硅层。

11.如权利要求9至11所述的横向三极管的制造方法，其特征在于，还包括：在形成阱区之后和注入掺杂区之前，在所述衬底上形成所述浅沟槽隔离层和所述多晶硅层。

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