[发明专利]一种横向高压功率双极结型晶体管及其制造方法

摘要

本发明公开了一种横向高压功率双极结型晶体管及其制造方法；具体是在一种常规的横向功率双极结型集体管的基础上，在所有集电区与发射区之间加入了N型环状注入，以及通过优化第一层所有金属的布局，使集电极第一层金属全覆盖于集电区之上，尺寸超出集电区结深的两倍，而发射极金属通过通孔以及第二次金属引出。理论分析在器件处于反向耐压工作状态下，所有集电结边缘由于金属场板的覆盖，使得耗尽区扩散时边缘曲面结的曲率效应大大降低，耐压急剧变大，而N环的加入可以大大的减小器件集电极与发射极之间的漏电流。通过仿真以及实际流片结果得出本发明的横向高压功率双极结型晶体管在其余参数影响不大的情况下，BVcbo提高40％以上、BVceo提高40％以上、漏电能力提升一个量级。

主权项

一种横向高压功率双极结型晶体管，其特征在于，包括P型衬底(100)、N型埋层(101)、P型埋层(102)、N型外延层(103)、N型重掺杂环区(104)、P型隔离穿透区(105)、N型穿通区(106)、P型集电区(107)、N型重掺杂基区(108)、P型发射区(109)、预氧层(110)、场氧层(111)、TEOS金属前介质层(112)、集电极第一层金属(113)、发射极第一层金属(114)、基极第一层金属(115)、发射极第二层金属(116)、集电极第二层金属(117)、基极第二层金属(118)和IMD平坦化介质(119)；所述N型埋层(101)位于P型衬底(100)上表面的中间位置；所述P型埋层(102)位于P型衬底(100)上表面的两端；所述N型外延层(103)位于N型埋层(101)之上，所述N型外延层(103)与P型衬底(100)、N型埋层(101)和P型埋层(102)相接触；所述P型隔离穿透区(105)与N型外延层(103)的两端相接触，所述P型隔离穿透区(105)的底部与P型埋层(102)的顶部相连；所述N型穿通区(106)位于N型埋层(101)的左端，所述N型穿通区(106)的底部与N型埋层(101)的顶部相连；所述P型集电区(107)由一个或者多个重复的结构单元构成；所述P型集电区(107)包括环状集电区与中心圆状发射区；所述P型集电区(107)位于N型外延层(103)的中间位置；所述P型发射区(109)位于N型外延层(103)的中间位置；所述P型发射区(109)位于P型集电区(107)之间；所述N型重掺杂环区(104)位于P型集电区(107)和P型发射区(109)之间；所述N型重掺杂基区(108)呈环状结构，所述N型重掺杂基区(108)的一端位于N型穿通区(106)的中间位置，另一端位于N型外延层(103)中；所述场氧层(111)位于N型穿通区(106)上表面的外侧、N型穿通区(106)和P型集电区(107)之间的上表面、P型集电区(107)和N型重掺杂基区(108)之间的上表面、N型重掺杂基区(108)上表面的外侧；所述N型重掺杂基区(108)为位于N型外延层(103)中的一端；所述预氧层(110)位于N型外延层(103)之上的场氧层(111)之间的位置；所述TEOS金属前介质层(112)覆盖在整个器件表面的未开接触孔的位置；所述接触孔分别位于P型集电区(107)之内、P型发射区(109)之内和N型穿通区(106)之内，所述接触孔分别与P型集电区(107)、P型发射区(109)和N型重掺杂基区(108)相接触；所述发射极第一层金属(114)位于P型发射区(109)的接触孔内，所述发射极第一层金属(114)与P型发射区(109)和TEOS金属前介质层(112)相接触；所述发射极第一层金属(114)的边缘金属尺寸不超过P型发射区(109)；所述集电极第一层金属(113)位于P型集电区(107)的接触孔内，所述集电极第一层金属(113)与P型集电区(107)和TEOS金属前介质层(112)相接触；所述集电极第一层金属(113)的边缘金属尺寸超过P型集电区(107)两端的长度为结深的1～5倍；所述基极第一层金属(115)位于N型穿通区(106)的接触孔内，所述基极第一层金属(115)与N型重掺杂基区(108)和TEOS金属前介质层(112)相接触；所述基极第一层金属(115)的边缘金属尺寸不超过N型重掺杂基区(108)；所述IMD平坦化介质(119)位于集电极第一层金属(113)、发射极第一层金属(114)和基极第一层金属(115)之上的未开通孔的位置；所述通孔位于发射极第一层金属(114)之上、集电极第一层金属(113)的部分区域之上和基极第一层金属(115)的部分区域之上；所述发射极第二层金属(116)位于所有发射极第一层金属(114)所开的通孔之上；所述基极第二层金属(118)位于所有基极第一层金属(115)所开的通孔之上；所述集电极第二层金属(117)位于所有集电极第一层金属(113)所开的通孔之上。