纵向双极型晶体管及制作方法与流程

本发明涉及半导体领域，特别是涉及一种双极型晶体管及其制作方法。

背景技术：

1、随着新能源汽车、智能电网、移动通讯等产业的飞速发展，大电流的高压开关电路越来越受到重视，由于纵向双极型晶体管（bjt）中电流在双极型晶体管指向半导体衬底的垂直方向流动，在高输出电流、大驱动能力电路的应用中存在优势。然而，当双极型晶体管工作在大电流状态时，反偏的集电结很容易产生大量热，使得双极型晶体管极易发生热击穿，从而影响器件的可靠性。

2、此外，双极型晶体管大电流工作下基区少子沿内建电场漂移造成向衬底的注入，会减弱集电极对电流的收集效应。图1显示为现有技术的纵向双极结型晶体管的结构示意图，其中p型衬底100与n型外延层200之间设置有n+型埋层120以减弱寄生双极型晶体管的影响，但是在大电流工作下基区的少子仍可能会注入到衬底产生衬底漏电流，这样会减弱集电极对电流的收集效应。

3、因此，如何提供一种纵向双极型晶体管的改良结构以提高在大电流工作下器件的稳定性以及降低衬底漏电流，已成为业界亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种纵向双极型晶体管及其制作方法，用于解决现有技术中纵向双极型晶体管工作在大电流下存在衬底漏电和易发生热击穿等问题。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种纵向双极型晶体管，所述纵向双极型晶体管设置于p型衬底上且包括：

3、n型外延层，设置于所述p型衬底上，所述n型外延层内设置有第一导电类型的基区注入层，所述基区注入层的上表层设置有嵌套于其中的第二导电类型发射极引出区以及与所述发射极引出区间隔设置的基极引出区，所述n型外延层的上表层还设置有第二导电类型的集电极引出区，所述集电极引出区与所述基区注入层间隔设置且位于所述基区注入层远离所述发射极引出区一侧；

4、所述p型衬底包括位于所述p型衬底上部的n型埋层和p型埋层，以及位于所述n型埋层下方的n型深阱，所述n型埋层设置于所述n型深阱与所述n型外延层之间，所述p型埋层设置成包围所述n型深阱且邻接所述n型埋层。

5、可选地，所述n型埋层设置成其底部与所述n型深阱相接触，所述p型埋层、所述n型埋层、所述n型深阱以及所述p型衬底构成一pnp双极型晶体管。

6、可选地，所述n型埋层具有大于所述n型深阱的掺杂浓度，所述n型深阱的掺杂浓度为0.8e17cm-3~ 1.2e17cm-3。

7、进一步，所述n型埋层与所述p型埋层的掺杂浓度经配置以调制所述n型埋层对所述基区注入层的少子收集效率，其中所述n型埋层的掺杂浓度为0.8e18cm-3~1.2e18cm-3，所述p型埋层的掺杂浓度为0.8e18cm-3~1.2e18cm-3。

8、可选地，所述基区注入层的掺杂浓度1e18cm-3~5e18cm-3，所述集电极引出区的掺杂浓度为4e20cm-3~6e20cm-3。

9、可选地，贯穿所述n型外延层形成有深沟槽隔离结构，所述深沟槽隔离结构的底部与所述p型埋层接触而与所述p型埋层共同形成为隔离墙。

10、可选地，所述集电极引出区的底部与所述n型埋层连接。

11、可选地，所述n型外延层的表面还设置第一隔离区和第二隔离区，所述基极引出区与所述发射极引出区通过所述第一隔离区隔离，所述基极引出区与所述集电极引出区通过所述第二隔离区隔离。

12、另外，本发明还提供一种纵向双极型晶体管的制作方法，包括以下步骤：

13、提供一p型衬底，于所述p型衬底中形成n型深阱；

14、环绕所述n型深阱形成p型埋层；

15、于所述p型衬底的上部形成n型埋层，所述n型埋层位于所述n型深阱上方且设置成与所述p型埋层邻接；

16、于所述p型衬底上形成n型外延层；

17、于所述n型外延层内依次形成第一导电类型的基区注入层和第二导电类型的集电极引出区，以及于所述基区注入层的上表层间隔形成基极引出区和第二导电类型的发射极引出区，所述集电极引出区与所述基区注入层间隔设置且位于所述基区注入层远离所述发射极引出区的一侧，所述发射极引出区嵌套设置于所述基区注入层内，且所述基极引出区与所述发射极引出区间隔设置。

18、可选地，还包括以下步骤：于所述n型外延层的元胞两端形成深槽隔离结构。

19、如上所述，本发明的纵向双极型晶体管及其制作方法，通过在衬底设置n型埋层和p型埋层和n型深阱，所述p型埋层环绕所述n型深阱设置且邻接所述n型埋层，利用p型埋层分别与n型埋层和n型深阱形成的pn结阻断基区少子电流向衬底注入的通道，由此有效抑制衬底漏电流；此外，n型埋层设置成邻接所述p型埋层且所述n型埋层的底部与n型深阱接触，所述n型埋层可以收集来自基区的少子，p型埋层、n型埋层、n型深阱与p型衬底构成一pnp双极结型晶体管，通过使所述pnp双极型晶体管结构导通来释放所述n型埋层积累的电荷，同时纵向bjt的集电结反偏产生的热量快速散掉，从而增加了纵向bjt结构在大电流工作情况下的稳定性。

技术特征：

1.一种纵向双极型晶体管，其特征在于，所述纵向双极型晶体管设置于p型衬底上且包括：

2.根据权利要求1所述的纵向双极型晶体管，其特征在于：所述n型埋层设置成其底部与所述n型深阱相接触，所述p型埋层、所述n型埋层、所述n型深阱以及所述p型衬底构成一pnp双极型晶体管。

3.根据权利要求1所述的纵向双极型晶体管，其特征在于，所述n型埋层具有大于所述n型深阱的掺杂浓度，所述n型深阱的掺杂浓度为0.8e17cm-3~ 1.2e17cm-3。

4.根据权利要求3所述的纵向双极型晶体管，其特征在于：所述n型埋层与所述p型埋层的掺杂浓度经配置以调制所述n型埋层对所述基区注入层的少子收集效率，其中所述n型埋层的掺杂浓度为0.8e18cm-3~1.2e18cm-3，所述p型埋层的掺杂浓度为0.8e18cm-3~1.2e18cm-3。

5.根据权利要求1所述的纵向双极型晶体管，其特征在于，所述基区注入层的掺杂浓度为1e18cm-3~5e18cm-3，所述集电极引出区的掺杂浓度为4e20cm-3~6e20cm-3。

6.根据权利要求1所述的纵向双极型晶体管，其特征在于：贯穿所述n型外延层形成有深沟槽隔离结构，所述深沟槽隔离结构的底部与所述p型埋层接触而与所述p型埋层共同形成为隔离墙。

7.根据权利要求1所述的纵向双极型晶体管，其特征在于：所述集电极引出区的底部与所述n型埋层连接。

8.根据权利要求1所述的纵向双极型晶体管，其特征在于，所述n型外延层的表面还设置第一隔离区和第二隔离区，所述基极引出区与所述发射极引出区通过所述第一隔离区隔离，所述基极引出区与所述集电极引出区通过所述第二隔离区隔离。

9.一种纵向双极型晶体管的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：于所述n型外延层的元胞两端形成深槽隔离结构。

技术总结
本发明提供一种纵向双极型晶体管及其制作方法，纵向双极型晶体管设置于P型衬底上且包括：位于所述P型衬底上部的N型埋层和P型埋层，以及位于所述N型埋层下方的N型深阱，所述N型埋层设置于所述N型深阱与所述N型外延层之间，所述P型埋层设置成包围所述N型深阱且邻接所述N型埋层。本发明通过在衬底设置N型埋层和P型埋层和N型深阱，所述P型埋层环绕所述N型深阱设置且邻接所述N型埋层，利用P型埋层分别与N型埋层和N型深阱形成的PN结阻断基区少子电流向衬底注入的通道，由此减少衬底漏电流。

技术研发人员：刘尧,刘筱伟,李建平,刘海彬,段花花,刘森
受保护的技术使用者：微龛（广州）半导体有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12