半导体器件、双极型晶体管及其制备方法与流程

    技术2024-11-05  53


    本发明涉及半导体,特别涉及一种半导体器件、双极型晶体管及其制备方法。


    背景技术:

    1、随着集成电路的不断发展,为了节省面积,往往在同一衬底上同时制备多种器件,例如,在bcd(bipolar-cmos-dmos)工艺中,能够在同一衬底上制备双极型晶体管(bipolar)、互补金属氧化物半导体(cmos)和扩散金属氧化物半导体(dmos)等高压功率器件。bcd工艺已被广泛应用于移动设备、家用电器、显示器、汽车、数据中心等领域。

    2、在制备应用bcd工艺的半导体器件(bcd半导体器件)时,上述各晶体管各层的掺杂浓度及掺杂深度各不同,若能使各晶体管尽量共用部分掺杂工艺(离子注入工艺),可使半导体器件的工艺流程更为简化、成本更低。以半导体器件中的双极型晶体管为例,其通常需要通过调节集电区和基区的离子注入工艺以调节双极型晶体管的放大系数(beta),使其难以方便地集成到cmos器件和dmos器件的离子注入工艺中。


    技术实现思路

    1、本发明的目的在于提供一种半导体器件、双极型晶体管及其制备方法,可方便地调节双极型晶体管的放大系数。

    2、为解决上述技术问题,本发明提供的双极型晶体管,包括:

    3、衬底,其上设有第一外延层;

    4、设于所述第一外延层中的发射区;

    5、沿所述发射区的外围包覆所述发射区的基区;

    6、沿所述基区的外围包覆所述基区的集电区;

    7、设于所述集电区内且与所述基区相接触的若干外延区,所述外延区的掺杂浓度小于所述集电区的掺杂浓度且其导电类型与所述第一外延层的导电类型相同。

    8、可选的,所述第一外延层下的衬底中还由上至下依次设有漂移区及埋层,所述漂移区连接所述集电区及所述埋层。

    9、可选的,所述外延区由所述第一外延层构成,所述外延区靠近所述基区的一端与所述基区接触,其另一端设于所述集电区的底部且与所述漂移区连接。

    10、可选的,所述集电区中设有若干沟槽,所述外延区由填充所述沟槽的外延材料构成,所述沟槽靠近所述基区的一端与所述基区接触,其另一端设于所述集电区内。

    11、可选的,所述外延区远离所述基区的一端延伸至所述漂移区中。

    12、可选的,所述外延区在所述衬底的投影位于所述基区在所述衬底的投影内。

    13、基于本发明的另一方面,还提供一种双极型晶体管的制备方法,包括:

    14、提供衬底,其上形成有第一外延层,并设有由大至小依次嵌设的第一区、第二区及第三区;

    15、在所述第一外延层上形成第一图形化的掩模层,其开口暴露第一区,且所述第一图形化的掩模层还覆盖部分所述第二区;

    16、执行第一离子注入,以在所述第一外延层中形成集电区及外延区,所述外延区为所述集电区中未被所述第一离子注入的所述第一外延层;

    17、去除所述第一图形化的掩模层,并在所述第二区形成基区,及在所述第三区形成发射区,所述集电区沿所述基区的外围包覆所述基区,所述基区沿所述发射区的外围包覆所述发射区。

    18、可选的,所述衬底中还包括埋层及漂移区,形成所述第一外延层的步骤包括:

    19、在所述衬底表面掺杂形成所述埋层;

    20、在所述衬底及所述埋层上外延形成第二外延层;

    21、在所述第二外延层表面掺杂形成所述漂移区;

    22、在所述第二外延层及所述漂移区上外延形成所述第一外延层。

    23、可选的,形成所述基区的步骤包括:

    24、去除所述第一图形化的掩模层;

    25、在所述第一外延层及所述集电区上形成第二图形化的掩模层,其开口暴露所述第二区;

    26、执行第二离子注入,以在所述第二区的集电区及外延区形成所述基区,所述第二离子注入的注入深度小于所述第一离子注入的注入深度;

    27、去除所述第二图形化的掩模层。

    28、基于本发明的另一方面,还提供一种双极型晶体管的制备方法,包括:

    29、提供衬底,其上形成有第一外延层,并设有由大至小依次嵌设的第一区、第二区及第三区;

    30、在所述第一外延层上形成第一图形化的掩模层,其开口暴露第一区,执行第一离子注入,在所述第一外延层的第一区中形成集电区;

    31、去除所述第一图形化的掩模层,形成第二图形化的掩模层,其开口暴露部分第二区,执行刻蚀工艺以在所述第二区的集电区中形成若干沟槽;

    32、在所述沟槽内填充外延材料以形成外延区,所述外延区的掺杂浓度小于所述集电区的掺杂浓度且其导电类型与所述第一外延层的导电类型相同;

    33、去除所述第二图形化的掩模层,在所述第二区形成基区,及在所述第三区形成发射区,所述集电区沿所述基区的外围包覆所述基区,所述基区沿所述发射区的外围包覆所述发射区。

    34、基于本发明的另一方面,还提供一种半导体器件,包括双极型晶体管,

    35、所述双极型晶体管包括:

    36、衬底,其上设有第一外延层;

    37、设于所述第一外延层中的发射区;

    38、沿所述发射区的外围包覆所述发射区的基区;

    39、沿所述基区的外围包覆所述基区的集电区;

    40、设于所述集电区内且与所述基区相接触的若干外延区,所述外延区的掺杂浓度小于所述集电区的掺杂浓度且其导电类型与所述第一外延层的导电类型相同。

    41、综上所述,本发明在双极型晶体管中的集电区中设置若干外延区,外延区的掺杂浓度小于集电区的掺杂浓度且其导电类型与第一外延层的导电类型相同,在基区的离子注入及热处理后,可在完全不改变形成集电区和基区的离子注入工艺的前提下,使基区的宽度变大,载流子渡越基区的时间变长,从而降低双极型晶体管的放大系数。



    技术特征:

    1.一种双极型晶体管,其特征在于,包括:

    2.根据权利要求1所述的双极型晶体管,其特征在于,所述第一外延层下的衬底中还由上至下依次设有漂移区及埋层,所述漂移区连接所述集电区及所述埋层。

    3.根据权利要求2所述的双极型晶体管,其特征在于,所述外延区由所述第一外延层构成,所述外延区靠近所述基区的一端与所述基区接触,其另一端设于所述集电区的底部且与所述漂移区连接。

    4.根据权利要求2所述的双极型晶体管,其特征在于,所述集电区中设有若干沟槽,所述外延区由填充所述沟槽的外延材料构成,所述沟槽靠近所述基区的一端与所述基区接触,其另一端设于所述集电区内。

    5.根据权利要求4所述的双极型晶体管,其特征在于,所述外延区远离所述基区的一端延伸至所述漂移区中。

    6.根据权利要求1所述的双极型晶体管,其特征在于,所述外延区在所述衬底的投影位于所述基区在所述衬底的投影内。

    7.一种双极型晶体管的制备方法,其特征在于,包括:

    8.根据权利要求7所述的双极型晶体管的制备方法,其特征在于,所述衬底中还包括埋层及漂移区,形成所述第一外延层的步骤包括:

    9.根据权利要求7所述的双极型晶体管的制备方法,其特征在于,形成所述基区的步骤包括:

    10.一种双极型晶体管的制备方法,其特征在于,包括:

    11.一种半导体器件,其特征在于,包括双极型晶体管,


    技术总结
    本发明提供了一种半导体器件、双极型晶体管及其制备方法,所述双极型晶体管包括:衬底,其上设有外延层;设于所述外延层中的发射区;沿所述发射区的外围包覆所述发射区的基区;沿所述基区的外围包覆所述基区的集电区;设于所述集电区内且与所述基区相接触的若干外延区,所述外延区的掺杂浓度小于所述集电区的掺杂浓度且其导电类型与所述外延层的导电类型相同。本发明可方便地调节双极型晶体管的放大系数。

    技术研发人员:赵亮亮,李勇,孙伟,董大舜
    受保护的技术使用者:芯联先锋集成电路制造(绍兴)有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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