[发明专利]双极晶体管及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件的制造领域，尤其涉及双极晶体管及其制造方法。

背景技术

晶体管按功率耗散能力大小可分为小功率管、中功率管、大功率管。按 工作频率的高低可分为低频管、高频管、微波管。按制造工艺又可分为合金 管、合金扩散管、台式管、外延平面管。合金管的基区宽度和结电容都较大， 频率性能差，一般仅用于低频电路。合金扩散管的基区由扩散形成，基区较 薄，基区杂质分布所形成的内建场能加速少数载流子渡越，因此它的频率特 性较好，可用于高频范围。外延平面管的基区和发射区都可用扩散或离子注 入工艺形成，基区宽度可精确控制到0.1微米或更低。采用电子束曝光、干法 腐蚀等新工艺可获得亚微米的管芯图形线条。因此，它的工作频率可从超高 频一直延伸到微波X波段。外延平面管加上掺金工艺可制成超高速开关管和各 种高速集成电路(如ECL电路)。

双极晶体管有两种基本结构：PNP型和NPN型，由两个背靠背的PN结组 成。在这三层半导体中，中间一层叫基区(B)，左右两层分别叫发射区(E)和集 电区(C)。发射区和基区间形成发射结，集电区和基区间形成集电结。

双极晶体管的结构和制造方法的研究由来已久，常见的双极晶体管的结 构和制造方法可以参考中国专利申请第91104429.9号所公开的内容。

传统的双极晶体管的缺点很多，例如发射极和集电极之间的击穿电压很 难进行有效控制等。

另外，双极晶体管与现有的MOS晶体管的制造工艺的兼容性还不够。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种击穿电压可控且制造工艺与 MOS晶体管兼容的双极晶体管结构和制造方法。

为解决上述技术问题，本发明提供一种双极晶体管，包括形成在半导体 衬底上的基区、发射区和集电区，所述集电区和基区之间还包括缓冲区，所 述缓冲区的掺杂类型与集电区相同，但掺杂浓度小于集电区；所述缓冲区与 集电区之间的界面以及所述发射区与基区的界面在平行于基区长度方向的平 面内倾斜于所述半导体衬底表面。

可选地，所述半导体衬底为SOI衬底，所述基区、发射区和集电区形成 于所述SOI衬底的第一半导体材料层。

可选地，还包括与所述基区接触的基极，所述基极包括多晶硅层和多晶 硅层之上的金属层。

可选地，所述金属层的材料选自W、Cr、Au、Ag、Al、Ti、TiN、Ni或 Co。

根据本发明的另一方面，提供一种双极晶体管的制造方法，包括步骤： 在半导体衬底上形成有源区；在所述有源区上形成覆盖或部分覆盖基区的基 极；对有源区的暴露部分进行轻掺杂，所述轻掺杂的方向垂直或接近垂直于 所述半导体衬底表面；对有源区的暴露部分进行重掺杂，所述重掺杂的杂质 类型与所述轻掺杂的杂质类型相同，所述重掺杂的方向在平行于基区长度方 向的平面内倾斜于所述半导体衬底表面，形成与所述基区连接的发射区和缓 冲区，以及与所述缓冲区连接的集电区。

可选地，所述在半导体衬底上形成有源区的步骤具体包括：提供SOI衬 底；刻蚀SOI衬底上的第一半导体材料层至暴露埋入电介质层，形成浅沟槽； 在所述浅沟槽内填充电介质层；对所述半导体衬底进行离子注入，形成有源 区。

可选地，在所述有源区上形成覆盖或部分覆盖基区的基极的步骤具体包 括：在半导体衬底上依次形成多晶硅层和金属层；通过刻蚀所述多晶硅层和 金属层来定义基极；在刻蚀后的多晶硅层和金属层的侧壁上形成隔离层。

可选地，所述金属层的材料选自W、Cr、Au、Ag、Al、Ti、TiN、Ni或 Co。

与现有技术相比，本发明对发射区和集电区先进行垂直轻掺杂再进行倾 斜重掺杂，可以一次性形成与基区接触的重掺杂的发射区，以及在基区和重 掺杂的集电区之间的轻掺杂的缓冲区，从而可以通过控制重掺杂角度来控制 发射区和集电区之间的击穿电压。

另外，本发明所提供的双极晶体管的制造方法可以和现有的MOS晶体管 制造工艺完全融合，也就是说，可以通过同一个工艺流程同时制造MOS晶体 管和双极晶体管。

附图说明

图1为本发明一个实施例双极晶体管的结构示意图；

图2为制造图1所示双极晶体管的方法流程图；

图3至图11为根据图2所示方法制造图1所示双极晶体管的示意图；

图12为本发明另一个实施例双极晶体管的结构示意图；