[发明专利]一种具有浮置环结构的双极型晶体管

说明书

技术领域

本发明涉及一种双极型晶体管，具体地说是一种具有浮置环的平面型双极型晶体管，属于电力电子集成技术领域。

背景技术

随着电子技术的发展，电力电子技术的应用越来越广泛。由于电力电子装置的复杂性，使得它的普及和推广存在着一定的障碍。电力电子集成可以将复杂的电力电子元件通过集成的方式设置，大大简化了电子元件的复杂性，因此国际电力电子学界普遍认为，电力电子集成技术是解决电力电子技术发展所面临的障碍的最有希望的出路。在电力电子集成元件中，平面型电力电子器件由于耐高压且易于集成的特性在电力电子集成领域具有巨大的应用潜力。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。横向双极型晶体管（LBJT）在较低的偏置电压下可以获得更高的电流密度，高温性能稳定，与绝缘栅双极型晶体管（IGBT）相比，由于IGBT中具有绝缘栅型晶体管（MOS）结构，MOS结构存在易氧化、稳定性差的问题，因此横向双极型晶体管（LBJT）具有更好的抗氧化性和稳定性。

无论是LBJT还是IGBT，为了保证其在电路中稳定的工作，都需要具有较好的抗电压击穿性能。如中国专利文献CN102610638A中公开了一种用于功率集成电路的Si-BJT器件及其制作方法，自下而上包括SiC衬底、p型缓冲层、n型集电区、p型基区、n型发射区、钝化层、p型欧姆接触位于p型基区的两侧、n型欧姆接触位于n型发射区两侧、发射极位于n型发射区上、基极位于p型欧姆接触上、集电极位于n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。在该技术方案中，在基区和集电区之间增加了保护环结构，提高了基极和集电极之间的阻断电压，因此可以明显的提高器件的击穿电压。虽然通过所述保护环减缓了空间电场在基极和集电极的边界聚集，但是，容易导致集电极欧姆接触区的边缘具有过高的电场强度，这样就制约了双极性三极管的阻断电压的提高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术中LBJT在集电极欧姆接触区的边缘产生过高的电场强度，抑制阻断电压提高的技术问题，从而提供一种可以承担更高的阻断电压的具有浮置环的双极型晶体管。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种具有浮置环结构的双极型三极管，自下而上包括衬底、缓冲区、集电区、基区以及发射区，在所述基区和集电区的边界处分别成形有欧姆接触区，发射极位于所述发射区上，集电极位于所述集电区的欧姆接触区之上，基极位于所述基区的欧姆接触区之上，在所述集电区的欧姆接触区周围成形有多个浮置环，所述浮置环位于所述集电区表面，并靠近所述欧姆接触区。

所述浮置环设置1-100个。

所述浮置环设置40个。

所述浮置环在所述集电区的欧姆接触区周围均匀设置。

所述浮置环与所述集电区的欧姆接触区的距离为0.1um-10um。

所述浮置环为在所述集电区的漂移区通过离子注入并退火形成的环形浮空区域。

所述离子为硼离子、铝离子。

在所述基区与所述集电区的边界处也设置有浮置环。

所述衬底为P⁺碳化硅衬底，所述缓冲区为P型碳化硅外延层。

所述双极型三极管为PNP或NPN型横向双极型三极管。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

（1）本发明所述的具有浮置环结构的双极型三极管，包括衬底、缓冲区、集电区、基区以及发射区，在所述基区和集电区的边界处分别成形有欧姆接触区，发射极位于所述发射区上，集电极位于所述集电区的欧姆接触区之上，基极位于所述基区的欧姆接触区之上，在所述集电区的欧姆接触区周围成形有多个浮置环，所述浮置环位于所述集电区表面，并靠近所述欧姆接触区。所述浮置环自身存在的空间电荷与所述集电区漂移区内空间电荷去连成一片，增加了漂移区空间电荷的面积，由于所述浮置环位于集电区的表面且在所述欧姆接触区的周围，这样大大减缓了空间电场在所述集电区的欧姆接触区边缘的聚集，使双极型晶体管的漂移区内急剧上升的电场变得平缓，从而使得相同漂移区长度可以承担更高的阻断电压，击穿电压最高可以提升40%以上。上述方案有效避免了现有技术中LBJT在集电极欧姆接触区的边缘产生过高的电场强度，抑制阻断电压提高的技术问题，是一种可以承担更高的阻断电压的具有浮置环的双极型晶体管。