[实用新型]一种新型结构的双极型晶体管

说明书

本实用新型公开了一种新型结构的双极型晶体管，涉及半导体技术领域，该双极型晶体管在氧化隔离内引入N型多晶硅的埋层，同时结合器件特性连接至相应电位，可以在不降低N‑外延层电阻率的前提下大幅降低器件的Vcesat，优化器件的性能；同时，在靠近集电极表面位置引入表面浮空的多晶硅场板，同时起到降低器件Vcesat的作用。

技术领域

本实用新型涉及半导体技术领域，尤其是一种新型结构的双极型晶体管。

背景技术

起源于1948年的点接触晶体三极管，50年代初发展成结型三极管即现在所称的双极型晶体管。双极型晶体管有两种基本结构：PNP型和NPN型。在这3层半导体中，中间一层称基区，外侧两层分别称发射区和集电区。当基区注入少量电流时，在发射区和集电区之间就会形成较大的电流，这就是晶体管的放大效应。双极型晶体管中，电子和空穴同时参与导电。同场效应晶体管相比，双极型晶体管开关速度慢，输入阻抗小，功耗大。单双极型晶体管体积小、重量轻、耗电少、寿命长、可靠性高，已广泛用于广播、电视、通信、雷达、计算机、自控装置、电子仪器、家用电器等领域，起放大、振荡、开关等作用。

现有的双极型晶体管主要结构如图1所示，其中各附图标记含义如下：11-Si衬底，12-氧化埋层(Buried oxide)，13-氧化隔离(Oxide隔离)，14-N-外延，15-集电极，16-发射极，17-基区，18-场氧化层。器件工作时，发射结正偏，集电结反偏，电子从发射极16通过扩散穿过基区17，最终集电极15的高电场收集，电子运动路径如图1中虚线所示。对于双极型晶体管来说，Vcesat(集电极-发射极饱和压降)是一个非常重要的参数，直接影响了器件的特征频率。对于图1所示的结构，若要降低Vcesat，最直接的方法就是降低器件的集电极电阻，主要有两种方法：1、增加DN(浓的N型注入)结构，但增加DN对于电子的传导路径电阻的降低基本没有贡献，也即不能彻底解决问题。2、直接降低N-外延14的电阻率，尽管会大幅降低Vcesat，但同时也会降低器件的BVCEO(集电结-发射结击穿)，器件的性能会受到严重影响。因此图1所示结构的双极型晶体管的性能并不能达到使用需求。

实用新型内容

本发明人针对上述问题及技术需求，提出了一种新型结构的双极型晶体管，本实用新型的技术方案如下：

一种新型结构的双极型晶体管，该双极型晶体管包括：N-衬底、生长在N-衬底表面的氧化埋层以及生长在氧化埋层表面的N-外延层；N-外延层中开设有贯穿N-外延层的第一沟槽和第二沟槽，每个沟槽的内侧壁形成有氧化隔离侧墙，氧化隔离侧墙内部填满有饱和掺杂的N型多晶硅；N-外延层的表面在第一沟槽和第二沟槽之间形成有基极结，基极结内设有发射极结；N-外延层的表面设有场氧化层，场氧化层包括第一沟槽和基极结之间的第一场氧区域以及基极结和第二沟槽之间的第二场氧区域，第一场氧区域和第二场氧区域的两侧均呈鸟嘴结构；场氧化层表面设有介质层，介质层在第一沟槽内的N型多晶硅的表面、第二沟槽内的N型多晶硅的表面、基极结的表面以及发射极结的表面均开设有接触孔，N-外延层的表面在靠近第二沟槽的位置开设有贯穿第二场氧区域和介质层的接触孔；各个接触孔中设有金属层，基极结通过金属层引出基极，发射极结通过金属层引出发射极，N-外延层通过金属层引出集电极；第一沟槽内的N型多晶硅通过金属层引出并连接到发射极电位，第二沟槽内的N型多晶硅通过金属层引出并连接到集电极电位。

其进一步的技术方案为，第二场氧区域的表面设有多晶硅场板，多晶硅场板的远离第二沟槽的一侧与所在侧的鸟嘴结构的端头持平，多晶硅场板的靠近第二沟槽的一侧与所在侧的鸟嘴结构的端头间隔预定距离；介质层在多晶硅场板的表面也开设有接触孔，接触孔中也设有金属层，多晶硅场板通过接触孔中的金属层引出并连接到集电极电位。

其进一步的技术方案为，多晶硅场板的靠近第二沟槽的一侧与所在侧的鸟嘴结构的端头之间间隔的预定距离为5-8um。

其进一步的技术方案为，每个沟槽内的氧化隔离侧墙的厚度与双极型晶体管的集电极-发射极饱和压降的最大设计值正相关。