含场板结构的横向双极型晶体管的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种含场板结构的横向双极型晶体管，自下而上包括衬底，缓冲区，集电区，基区，发射区，分别在所述集电区和所述基区的上部边界处通过离子注入的方式形成欧姆接触区，分别在所述集电区、所述基区、所述发射区通过金属淀积的方式形成金属电极，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，其特征在于，在所述集电区、所述基区、所述发射区外部设置有氧化层，在所述基区、所述集电区或者所述发射区中的一个或多个上设置有场板。本发明通过场板结构，增强漂移区的耗尽，来减小漂移区内的峰值电场，使得在相同的漂移区长度下可以承担更高的阻断电压，明显提高器件的阻断电压等级。
【专利说明】含场板结构的横向双极型晶体管
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种晶体管，具体是一种含场板结构的横向双极型晶体管。
【背景技术】
[0002]当今社会电力电子集成技术的应用越来越广泛，然而由于电力电子装置的复杂性，使得电力电子集成技术的广泛应用存在巨大障碍。一方面众多领域需要大量使用电力电子装置，而另一方面，电力电子装置面向的应用千差万别，使得设计、生产和维护需要耗费大量的人力和物力，给普及和推广造成巨大障碍，成为电能利用技术进步的瓶颈。
[0003]目前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面临障碍的最有希望的出路。平面型电力电子器件由于其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。
[0004]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，通过基极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，并且不存在MOS结构栅氧稳定性问题。
[0005]在功率集成电路(PICs)中，横向双极型晶体管(LBJT)通常采用具有反向阻断电压高、比导通电阻低的单重降低表面电场(Sigle RESURF)结构，但是在集电区的欧姆接触区存在过高的电场强度，制约了横向双极型晶体管(LBJT)阻断电压的提高。如图1所示，当PN结反偏耗尽时，当Vplate=OV时，如果不考虑表面态电荷影响，则耗尽区如曲线A所示，若考虑表面态电荷的影响，则如曲线B所示，耗尽区在表面处变窄，即表面电场更加集中。这是由于实际生长的热氧化层内表面含有Na+等正电荷，使的N-表面区多子浓度增加，导致表面电场聚集。如果此时Vplate > 0V，则会加剧这种电场集中如曲线C所示。
【发明内容】
[0006]为此，本发明所要解决的是现有技术中的横向双极型晶体管在集电区的欧姆接触区存在过高的电场强度，制约了横向双极型晶体管(LBJT)阻断电压的提高，从而提供一种含场板结构的横向双极型晶体管。
[0007]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下:
[0008]一种含场板结构的横向双极型晶体管，自下而上包括衬底，缓冲区，集电区，基区，发射区，分别在所述集电区和所述基区的上部边界处通过离子注入的方式形成欧姆接触区，分别在所述集电区、所述基区、所述发射区通过金属淀积的方式形成金属电极，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，其特征在于:在所述集电区、所述基区、所述发射区外部设置有氧化层，在所述基区、所述集电区或者所述发射区中的一个或多个上设置有场板。
[0009]所述的含场板结构的横向双极型晶体管，在所述基区上设置有基极场板，所述基区、所述集电区的外表面设置有氧化层，所述基极场板设置在所述氧化层上部，所述基极场板一端与所述基极连接。
[0010]所述的含场板结构的横向双极型晶体管，在所述集电区上设置有集电极场板，所述基区、所述集电区的外表面设置有氧化层，所述集电极场板设置在所述氧化层上部，所述集电极场板的一端与所述集电极连接。
[0011]所述的含场板结构的横向双极型晶体管，在所述发射区上设置有发射极场板，所述基区、所述集电区、所述发射区、所述基极的外表面设置有氧化层，所述发射极场板设置在所述氧化层上部，所述发射极场板的一端与所述发射极连接。
[0012]所述的含场板结构的横向双极型晶体管，在所述基区、发射区上分别设置有基极场板、发射极场板，所述基区、所述集电区、所述发射区、所述基极的外表面设置有氧化层，所述基极场板一端与所述基极连接，所述发射极场板的一端与所述发射极连接。
[0013]所述的含场板结构的横向双极型晶体管，在所述基区、集电区上分别设置有基极场板、集电极场板，所述基区、所述集电区的外表面设置有氧化层，所述基极场板一端与所述基极连接，所述集电极场板的一端与所述集电极连接。
[0014]所述的含场板结构的横向双极型晶体管，在所述发射区、集电区上分别设置有发射极场板、集电极场板，所述基区、所述集电区、所述发射区、所述基极的外表面设置有氧化层，所述发射极场板一端与所述发射极连接，所述集电极场板的一端与所述集电极连接。
[0015]所述的含场板结构的横向双极型晶体管，在所述基区、所述发射区、集电区上分别设置有基极场板、发射极场板、集电极场板，所述基区、所述集电区、所述发射区、所述基极的外表面设置有氧化层，所述基极场板一端与所述基极连接，所述发射极场板一端与所述发射极连接，所述集电极场板的一端与所述集电极连接。
[0016]所述的含场板结构的横向双极型晶体管，含场板结构的横向双极型晶体管的材料为碳化娃、娃、氮化镓中的任 种。
[0017]本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点:
[0018]本发明涉及一种含场板结构的横向双极型晶体管，自下而上包括衬底，缓冲区，集电区，基区，发射区，分别在所述集电区和所述基区的上部边界处通过离子注入的方式形成欧姆接触区，分别在所述集电区、所述基区、所述发射区通过金属淀积的方式形成金属电极，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，其特征在于，在所述集电区、所述基区、所述发射区外部设置有氧化层，在所述基区、所述集电区或者所述发射区中的一个或多个上设置有场板。本发明通过场板结构，增强漂移区的耗尽，来减小漂移区内的峰值电场，使得在相同的漂移区长度下可以承担更高的阻断电压，明显提高器件的阻断电压等级。如图1中的D曲线所示，当Vplate< OV时，场板带负电荷使表面区域耗尽，适当的耗尽有利于耗尽区的展宽，不但降低了氧化层的正电荷影响，而且还通过场板下的耗尽区缓和了反偏PN结在表面的曲率效应，从而提闻耐压。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
[0020]图1为场板结构对相应PN结耗尽区的影响；[0021]图2为本发明一个实施例的含基极场板结构的横向双极型晶体管结构示意图；
[0022]图3为本发明一个实施例的含集电极场板结构的横向双极型晶体管结构示意图；
[0023]图4为本发明一个实施例的含发射极场板结构的横向双极型晶体管结构示意图；
[0024]图5为本发明一个实施例的含基极场板和发射极场板结构的横向双极型晶体管结构示意图；
[0025]图6为本发明一个实施例的含基极场板和集电极场板结构的横向双极型晶体管结构示意图；
[0026]图7为本发明一个实施例的含集电极场板和发射极场板结构的横向双极型晶体管结构示意图；
[0027]图8为本发明一个实施例的含基极场板、集电极场板及发射极场板结构的横向双极型晶体管结构示意图。
[0028]图中附图标记为2-衬底，3-缓冲层，4-集电区，5-欧姆接触区，6-基区，7-发射区，8-氧化层,9-集电极,10-基极,11-发射极,12-基极场板,13-集电极场板,14-发射极场板。
【具体实施方式】
[0029]实施例1:
[0030]下面给出本发明所述的含场板结构的横向双极型晶体管的一个具体的实施方式，参见图2所示，本实施例中的含基极场板结构的横向双极型晶体管，自下而上包括衬底2，缓冲区3，集电区4，基区6，发射区7，分别在所述集电区4和所述基区6的上部边界处通过离子注入的方式形成欧姆接触区5，分别在所述集电区4、所述基区6、所述发射区7通过金属淀积的方式形成金属电极，发射极11位于所述发射区7上，集电极9位于所述集电区4的欧姆接触区5之上，基极10位于所述基区6的欧姆接触区5之上，在所述基区6上设置有基极场板12，所述基区6、所述集电区4的外表面设置有氧化层8，所述基极场板12设置在所述氧化层8上部，所述基极场板12 —端与所述基极10连接。本实施例中的横向双极型晶体管的材料为碳化硅。
[0031]作为其他实施方式，横向双极型晶体管的材料还可以为硅或者氮化镓。
[0032]实施例2:
[0033]下面给出本发明所述的含场板结构的横向双极型晶体管的另一个具体的实施方式，参见图3所示，本实施例中的含集电极场板结构的横向双极型晶体管，自下而上包括衬底2，缓冲区3，集电区4，基区6，发射区7，分别在所述集电区4和所述基区6的上部边界处通过离子注入的方式形成欧姆接触区5，分别在所述集电区4、所述基区6、所述发射区7通过金属淀积的方式形成金属电极，发射极11位于所述发射区7上，集电极9位于所述集电区4的欧姆接触区5之上，基极10位于所述基区6的欧姆接触区5之上，在所述集电区4上设置有集电极场板13，所述基区6、所述集电区4的外表面设置有氧化层8，所述集电极场板13设置在所述氧化层8上部，所述集电极场板13的一端与所述集电极9连接。本实施例中的横向双极型晶体管的材料为碳化硅。
[0034]作为其他实施方式，横向双极型晶体管的材料还可以为硅或者氮化镓。
[0035]实施例3:[0036]下面给出本发明所述的含场板结构的横向双极型晶体管的另一个具体的实施方式，参见图4所示，本实施例中的含发射极场板结构的横向双极型晶体管，自下而上包括衬底2，缓冲区3，集电区4，基区6，发射区7，分别在所述集电区4和所述基区6的上部边界处通过离子注入的方式形成欧姆接触区5，分别在所述集电区4、所述基区6、所述发射区7通过金属淀积的方式形成金属电极，发射极11位于所述发射区7上，集电极9位于所述集电区4的欧姆接触区5之上，基极10位于所述基区6的欧姆接触区5之上，在所述发射区7上设置有发射极场板14，所述基区6、所述集电区4、所述发射区7、所述基极10的外表面设置有氧化层8，所述发射极场板14设置在所述氧化层8上部，所述发射极场板14的一端与所述发射极11连接。本实施例中的横向双极型晶体管的材料为碳化硅。
[0037]作为其他实施方式，横向双极型晶体管的材料还可以为硅或者氮化镓。
[0038]实施例4:
[0039]在实施例1、3的基础上，下面给出本发明所述的含基极场板和发射极场板结构的横向双极型晶体管的另一个具体的实施方式，参见图5所示，本实施例中的含基极场板和发射极场板结构的横向双极型晶体管，自下而上包括衬底2，缓冲区3，集电区4，基区6，发射区7，分别在所述集电区4和所述基区6的上部边界处通过离子注入的方式形成欧姆接触区5，分别在所述集电区4、所述基区6、所述发射区7通过金属淀积的方式形成金属电极，发射极11位于所述发射区7上，集电极9位于所述集电区4的欧姆接触区5之上，基极10位于所述基区6的欧姆接触区5之上，在所述基区6、发射区7上分别设置有基极场板12、发射极场板14，所述基区6、所述集电区4、所述发射区7、所述基极10的外表面设置有氧化层8，所述基极场板12 —端与所述基极10连接，所述发射极场板14的一端与所述发射极11连接。本实施例中的横向双极型晶体管的材料为碳化硅。
[0040]作为其他实施方式，横向双极型晶体管的材料还可以为硅或者氮化镓。
[0041]实施例5:
[0042]在实施例1、2的基础上，下面给出本发明所述的含基极场板和集电极场板结构的横向双极型晶体管的另一个具体的实施方式，参见图6所示，本实施例中的含基极场板和集电极场板结构的横向双极型晶体管，自下而上包括衬底2，缓冲区3，集电区4，基区6，发射区7，分别在所述集电区4和所述基区6的上部边界处通过离子注入的方式形成欧姆接触区5，分别在所述集电区4、所述基区6、所述发射区7通过金属淀积的方式形成金属电极，发射极11位于所述发射区7上，集电极9位于所述集电区4的欧姆接触区5之上，基极10位于所述基区6的欧姆接触区5之上，在所述基区6、集电区4上分别设置有基极场板12、集电极场板13，所述基区6、所述集电区4的外表面设置有氧化层8，所述基极场板12 —端与所述基极10连接，所述集电极场板13的一端与所述集电极9连接。本实施例中的横向双极型晶体管的材料为碳化硅。
[0043]作为其他实施方式，横向双极型晶体管的材料还可以为硅或者氮化镓。
[0044]实施例6:
[0045]在实施例2、3的基础上，下面给出本发明所述的含集电极场板和发射极场板结构的横向双极型晶体管的另一个具体的实施方式，参见图7所示，本实施例中的含集电极场板和发射极场板结构的横向双极型晶体管，自下而上包括衬底2，缓冲区3，集电区4，基区6，发射区7，分别在所述集电区4和所述基区6的上部边界处通过离子注入的方式形成欧姆接触区5，分别在所述集电区4、所述基区6、所述发射区7通过金属淀积的方式形成金属电极，发射极11位于所述发射区7上，集电极9位于所述集电区4的欧姆接触区5之上，基极10位于所述基区6的欧姆接触区5之上，在所述发射区7、集电区4上分别设置有发射极场板14、集电极场板13，所述基区6、所述集电区4、所述发射区7、所述基极10的外表面设置有氧化层8，所述发射极场板14 一端与所述发射极11连接，所述集电极场板13的一端与所述集电极9连接。本实施例中的横向双极型晶体管的材料为碳化硅。
[0046]作为其他实施方式，横向双极型晶体管的材料还可以为硅或者氮化镓。
[0047]实施例7:
[0048]在上述实施例的基础上，下面给出本发明所述的含基极场板、集电极场板和发射极场板结构的横向双极型晶体管的另一个具体的实施方式，参见图8所示，本实施例中的含基极场板、集电极场板和发射极场板结构的横向双极型晶体管，自下而上包括衬底2，缓冲区3，集电区4，基区6，发射区7，分别在所述集电区4和所述基区6的上部边界处通过离子注入的方式形成欧姆接触区5，分别在所述集电区4、所述基区6、所述发射区7通过金属淀积的方式形成金属电极，发射极11位于所述发射区7上，集电极9位于所述集电区4的欧姆接触区5之上，基极10位于所述基区6的欧姆接触区5之上，在所述基区6、所述发射区7、集电区4上分别设置有基极场板12、发射极场板14、集电极场板13，所述基区6、所述集电区4、所述发射区7、所述基极10的外表面设置有氧化层8，所述基极场板12 —端与所述基极10连接，所述发射极场板14 一端与所述发射极11连接，所述集电极场板13的一端与所述集电极9连接。本实施例中的横向双极型晶体管的材料为碳化硅。
[0049]作为其他实施方式，横向双极型晶体管的材料还可以为硅或者氮化镓。
[0050]显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
【权利要求】
1.一种含场板结构的横向双极型晶体管，自下而上包括衬底，缓冲区，集电区，基区，发射区，分别在所述集电区和所述基区的上部边界处通过离子注入的方式形成欧姆接触区，分别在所述集电区、所述基区、所述发射区通过金属淀积的方式形成金属电极，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，其特征在于:在所述集电区、所述基区、所述发射区外部设置有氧化层，在所述基区、所述集电区或者所述发射区中的一个或多个上设置有场板。
2.根据权利要求1所述的含场板结构的横向双极型晶体管，其特征在于:在所述基区上设置有基极场板，所述基区、所述集电区的外表面设置有氧化层，所述基极场板设置在所述氧化层上部，所述基极场板一端与所述基极连接。
3.根据权利要求1所述的含场板结构的横向双极型晶体管，其特征在于:在所述集电区上设置有集电极场板，所述基区、所述集电区的外表面设置有氧化层，所述集电极场板设置在所述氧化层上部，所述集电极场板的一端与所述集电极连接。
4.根据权利要求1所述的含场板结构的横向双极型晶体管，其特征在于:在所述发射区上设置有发射极场板，所述基区、所述集电区、所述发射区、所述基极的外表面设置有氧化层，所述发射极场板设置在所述氧化层上部，所述发射极场板的一端与所述发射极连接。
5.根据权利要求1所述的含场板结构的横向双极型晶体管，其特征在于:在所述基区、发射区上分别设置有基极场板、发射极场板，所述基区、所述集电区、所述发射区、所述基极的外表面设置有氧化层，所述基极场板一端与所述基极连接，所述发射极场板的一端与所述发射极连接。
6.根据权利要求1所述的含场板结构的横向双极型晶体管，其特征在于:在所述基区、集电区上分别设置有基极场板、集电极场板，所述基区、所述集电区的外表面设置有氧化层，所述基极场板一端与所述基极连接，所述集电极场板的一端与所述集电极连接。
7.根据权利要求1所述的含场板结构的横向双极型晶体管，其特征在于:在所述发射区、集电区上分别设置有发射极场板、集电极场板，所述基区、所述集电区、所述发射区、所述基极的外表面设置有氧化层，所述发射极场板一端与所述发射极连接，所述集电极场板的一端与所述集电极连接。
8.根据权利要求1所述的含场板结构的横向双极型晶体管，其特征在于:在所述基区、所述发射区、集电区上分别设置有基极场板、发射极场板、集电极场板，所述基区、所述集电区、所述发射区、所述基极的外表面设置有氧化层，所述基极场板一端与所述基极连接，所述发射极场板一端与所述发射极连接，所述集电极场板的一端与所述集电极连接。
9.根据权利要求1-8任一所述的含场板结构的横向双极型晶体管,其特征在于:含场板结构的横向双极型晶体管的材料为碳化娃、娃、氮化镓中的任 种。
【文档编号】H01L29/735GK103681808SQ201210330957
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年9月9日 优先权日:2012年9月9日
【发明者】崔京京, 张作钦 申请人:苏州英能电子科技有限公司