專利名稱:采用Bipolar低壓工藝實(shí)現(xiàn)的器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實(shí)用新型涉及一種半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及一種同時(shí)具有低壓器件和耐高壓器件的采用Bipolar低壓工藝實(shí)現(xiàn)的器件。
背景技術(shù):
傳統(tǒng)的Bipolar (雙極)工藝平臺(tái)分類,一般以該工藝平臺(tái)制造出來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)NPN晶體管可承受的最大工作電壓來(lái)制定;標(biāo)準(zhǔn)NPN晶體管的最大工作電壓由集電區(qū)(C極)到發(fā)射區(qū)(E極)的耐壓(即CE耐壓)決定,CE耐壓主要由外延厚度及電阻率決定,基區(qū)濃 度及結(jié)深也會(huì)影響;外延厚度決定了隔離規(guī)則及工藝,而隔離規(guī)則及工藝又決定了版圖面積;所以Bipolar低壓工藝平臺(tái),對(duì)應(yīng)外延厚度薄,隔離間距小,版圖面積小,集成度高,如
I.5 u m線寬5V耐壓工藝平臺(tái);Bipolar高壓工藝平臺(tái),對(duì)應(yīng)外延厚度厚,隔離間距大,版圖面積大,集成度低,如4 iim線寬60V耐壓工藝平臺(tái)。傳統(tǒng)的Bipolar工藝采用PN結(jié)隔離,工藝平臺(tái)耐壓在5 60V之間,耐壓大于60V,考慮到芯片面積和制造難度,一般用其它工藝替代,如介質(zhì)隔離工藝。為了提高設(shè)計(jì)電路的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力,部分專用集成電路會(huì)把不同模塊整合到同一芯片上以提高集成度降低封裝成本,但不同模塊之間耐壓往往有所區(qū)別,選擇制造工藝平臺(tái)時(shí),需要選擇適合高壓模塊制造工藝平臺(tái)。整合的高低壓模塊,一般低壓模塊為控制電路,高壓模塊為輸出輸入電路。如果高低壓模塊耐壓差別大或低壓模塊電路相對(duì)多,采用高壓工藝平臺(tái)制造原來(lái)用低壓工藝平臺(tái)制造的低壓模塊,會(huì)導(dǎo)致低壓模塊占芯片面積的大幅度增大。為此,高低壓模塊集成到同一芯片上會(huì)導(dǎo)致比高低壓分別制造的芯片面積變大,部分抵消了通過(guò)整合高低壓模塊提高集成度的有益效果。低壓控制電路模塊工作電壓一般為3 7V,可采用2iim以下線寬5 15V耐壓工藝平臺(tái)制造,此類工藝平臺(tái)外延厚度2. 5 4 y m之間,可實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)NPN晶體管CE耐壓在7 20V左右,隔離耐壓在30-50V左右,就可以滿足電路要求。為了實(shí)現(xiàn)高壓模塊部分高的工作電壓,可以采用三極管或二級(jí)管反向串聯(lián)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn);但考慮隔離耐壓及電路高溫工作可靠性問(wèn)題,此反向串聯(lián)耐壓不宜超過(guò)隔離耐壓的50% ;為此傳統(tǒng)的低壓工藝平臺(tái),為保證電路工作可靠性,可實(shí)現(xiàn)反向串聯(lián)耐壓在25V以下。高溫工作可靠性失效表現(xiàn)為,此類電路在高溫高壓工作時(shí),高壓加到隔離PN結(jié)處電場(chǎng)強(qiáng)度很大,會(huì)導(dǎo)致熱載流子注入現(xiàn)象,從而引起隔離PN結(jié)漏電偏大,同時(shí)芯片內(nèi)部或外部進(jìn)入可動(dòng)離子的影響,會(huì)惡化漏電問(wèn)題,導(dǎo)致電路功能失效。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種同時(shí)具有低壓器件和耐高壓器件的采用Bipolar低壓工藝實(shí)現(xiàn)的器件。本實(shí)用新型提供一種采用Bipolar低壓工藝實(shí)現(xiàn)的器件,所述采用Bipolar低壓工藝實(shí)現(xiàn)的器件包括低壓器件區(qū)域和耐高壓器件區(qū)域;所述低壓器件區(qū)域和耐高壓器件區(qū)域均包括半導(dǎo)體襯底和位于其上的外延層;埋層和下隔離區(qū),所述埋層和下隔離區(qū)位于所述半導(dǎo)體襯底和外延層相接處;上隔離區(qū),所述上隔離區(qū)位于所述下隔離區(qū)上的外延層中,所述上隔離區(qū)與所述下隔離區(qū)相連;集電區(qū)、基區(qū)和發(fā)射區(qū),所述集電區(qū)、基區(qū)和發(fā)射區(qū)位于所述外延層中,所述發(fā)射區(qū)位于所述基區(qū)中,所述集電區(qū)與所述埋層相連;表面輕摻雜層,所述表面輕摻雜層位于所述低壓器件區(qū)域的外延層表面和所述耐高壓器件區(qū)域中下隔離區(qū)外圍的外延層表面;所述耐高壓器件區(qū)域還包括有輕摻雜區(qū),所述輕摻雜區(qū)位于上隔離區(qū)的上方的外延層中,所述輕摻雜區(qū)與上隔離區(qū)相連并向所述基區(qū)方向延伸。進(jìn)一步的,所述采用Bipolar低壓工藝實(shí)現(xiàn)的器件還包括第一互連層,位于所述外延層上,包括第一層間介質(zhì)層、第一互連線,所述第一層間介質(zhì)層在所述基區(qū)、集電區(qū)、發(fā)射區(qū)上形成有若干第一接觸孔,第一互連線通過(guò)第一接觸孔與所述基區(qū)、集電區(qū)、發(fā)射區(qū)相連;第二互連層,位于所述第一互連層上,包括第二層間 介質(zhì)層、第二互連線和鈍化層,在所述第二層間介質(zhì)層上形成有若干第二接觸孔,所述第二互連線通過(guò)第二接觸孔與所述第一互連線相連,所述鈍化層位于所述第二互連線上;所述耐高壓器件區(qū)域還包括有地極引線和氮化硅層,所述地極引線通過(guò)第一接觸孔與所述輕摻雜區(qū)相連,所述氮化硅層位于所述第一層間介質(zhì)層上;在所述耐高壓器件區(qū)域中,所述集電區(qū)環(huán)繞所述基區(qū)設(shè)置,所述基區(qū)、集電區(qū)和發(fā)射區(qū)均由所述第二互連線引出;在所述低壓器件區(qū)域中,所述基區(qū)、集電區(qū)和發(fā)射區(qū)由所述第二互連線或第一互連線引出。進(jìn)一步的,所述鈍化層包括氮化硅薄膜層。進(jìn)一步的,在所述耐高壓器件區(qū)域中,所述地極引線朝向所述集電區(qū)的一側(cè)超出所述輕摻雜區(qū)。進(jìn)一步的,在所述耐高壓器件區(qū)域中,所述地極引線朝向所述集電區(qū)的一側(cè)超出所述輕摻雜區(qū)的寬度大于3 i! m,所述地極引線到所述集電區(qū)的距離小于所述集電區(qū)到所述輕摻雜區(qū)的距離一半。進(jìn)一步的,所述外延層厚度為2. 5 Ii m 4 Ii m,所述外延層電阻率為I. 0 Q cm 2. 2 Q cm。進(jìn)一步的,所述半導(dǎo)體襯底、下隔離區(qū)、上隔離區(qū)、輕摻雜區(qū)和基區(qū)的摻雜類型為P型,所述外延層、表面輕摻雜層、埋層、發(fā)射區(qū)和集電區(qū)的摻雜類型為N型。進(jìn)一步的,所述輕摻雜區(qū)的寬度大于上隔離區(qū)的寬度,所述輕摻雜區(qū)的表面濃度小于上隔離區(qū)的表面濃度。進(jìn)一步的,所述輕摻雜區(qū)的表面濃度比所述上隔離區(qū)的表面濃度低兩個(gè)數(shù)量級(jí)。進(jìn)一步的,在所述耐高壓器件區(qū)域中,所述輕摻雜區(qū)與所述集電區(qū)的水平距離大于 8 u m0進(jìn)一步的,在所述耐高壓器件區(qū)域中,所述輕摻雜區(qū)朝向所述集電區(qū)的一側(cè)超出所述上隔離區(qū)的寬度為0. 5 ii m 2 ii m。進(jìn)一步的,在所述低壓器件區(qū)域中,所述上隔離區(qū)與所述集電區(qū)的水平距離為3iim 4 ii m,所述上隔離區(qū)與所述基區(qū)的水平距離為3iim 4iim。進(jìn)一步的,所述表面輕摻雜層的摻雜濃度高于所述外延層的摻雜濃度。進(jìn)一步的,所述表面輕摻雜層的濃度比所述外延層的摻雜濃度高一個(gè)數(shù)量級(jí)。綜上所述,利用本實(shí)用新型所述采用Bipolar低壓工藝實(shí)現(xiàn)的器件,在高低壓模塊整合電路設(shè)計(jì)中,在常規(guī)Bipolar 15V及以下低壓工藝平臺(tái)上,制造出小面積低壓器件的同時(shí),通過(guò)整合高低壓工藝流程,制造出Bipolar低壓工藝中一種耐高壓器件的結(jié)構(gòu),通過(guò)對(duì)多個(gè)所述Bipolar低壓工藝中耐高壓器件反向串聯(lián),可實(shí)現(xiàn)串聯(lián)升壓最高達(dá)200V的高壓模塊與低壓模塊的整合,并可實(shí)現(xiàn)高壓模塊電壓可達(dá)IOOV的電路功能,同時(shí)滿足高溫可靠性要求。
圖I為本實(shí)用新型一實(shí)施例中采用Bipolar低壓工藝實(shí)現(xiàn)的器件的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型一實(shí)施例中采用Bipolar低壓工藝實(shí)現(xiàn)的器件的制造方法的流程不意圖。
具體實(shí)施方式
為使本實(shí)用新型的內(nèi)容更加清楚易懂,以下結(jié)合說(shuō)明書附圖,對(duì)本實(shí)用新型的內(nèi)容作進(jìn)一步說(shuō)明。當(dāng)然本實(shí)用新型并不局限于該具體實(shí)施例,本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員所熟知的一般替換也涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。其次,本實(shí)用新型利用示意圖進(jìn)行了詳細(xì)的表述,在詳述本實(shí)用新型實(shí)例時(shí),為了便于說(shuō)明,示意圖不依照一般比例局部放大,不應(yīng)以此作為對(duì)本實(shí)用新型的限定。本實(shí)用新型的核心思想在于,在耐高壓器件區(qū)域中,在環(huán)繞所述集電區(qū)的上隔離區(qū)上形成摻雜濃度低的輕摻雜區(qū),且所述輕摻雜區(qū)的寬度大于所述上隔離區(qū)的寬度,所述地極引線的寬度大于所述輕摻雜區(qū)的寬度,進(jìn)一步的所述輕摻雜區(qū)朝向所述集電區(qū)的一側(cè)超出所述上隔離區(qū)一定寬度,所述地極引線朝向所述集電區(qū)的一側(cè)超出所述輕摻雜區(qū)一定寬度,從而避免器件在高壓工作中大量電荷聚集于上隔離區(qū)頂角位置,防止電荷聚集引起的擊穿問(wèn)題,從而提高了器件的性能。同時(shí),所述第一層間介質(zhì)層上的氮化硅層與含氮化硅薄膜層的鈍化層結(jié)合,能夠有效防止可動(dòng)離子進(jìn)入高壓器件結(jié)構(gòu)中的強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)而造成污染,以保證此高壓器件的高溫高壓可靠性,此外,通過(guò)在所述低壓器件區(qū)域的外延層表面和所述耐高壓器件區(qū)域中下隔離區(qū)外圍的外延層表面形成輕摻雜層,從而縮小了低壓器件區(qū)域中下隔離區(qū)與低壓器件區(qū)域的集電區(qū)和基區(qū)的水平距離,實(shí)現(xiàn)低壓器件區(qū)域小面積晶體管制造。圖I為本實(shí)用新型一實(shí)施例中采用Bipolar低壓工藝實(shí)現(xiàn)的器件的結(jié)構(gòu)示意圖。結(jié)合上述核心思想及圖1,本實(shí)用新型提供一種采用Bipolar低壓工藝實(shí)現(xiàn)的器件,采用Bipolar低壓工藝實(shí)現(xiàn)的器件包括以下結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體襯底100,外延層114,埋層,下隔離區(qū),上隔離區(qū),集電區(qū),基區(qū),發(fā)射區(qū),表面輕摻雜層125,第一互連層,第二互連層,輕摻雜區(qū)105、地極引線112和氮化硅層100。其中,所述采用Bipolar低壓工藝實(shí)現(xiàn)的器件分為低壓器件區(qū)域和耐高壓器件區(qū)域,所述低壓器件區(qū)域和耐高壓器件區(qū)域均包括半導(dǎo)體襯底100和外延層114,所述外延層114位于所述半導(dǎo)體襯底100上;在所述低壓器件區(qū)域中,具體包括集電區(qū)106a、發(fā)射區(qū)107a、基區(qū)108a、埋層102a、上隔離區(qū)104a以及下隔離區(qū)103a和表面輕摻雜層125 ;所述耐高壓器件區(qū)域中,具體包括集電區(qū)106b、發(fā)射區(qū)107b、基區(qū)108b、埋層102b、上隔離區(qū)104b、下隔離區(qū)103b和輕摻雜區(qū)105 ;所述低壓器件區(qū)域和耐高壓器件區(qū)域均包括第一互連層和第二互連層,所述第一互連層包括第一介質(zhì)層109、第一接觸孔121和第一互連線113,與高壓器件區(qū)域?qū)?yīng)地極引線112和氮化硅層110 ;所述第二互連層包括第二介質(zhì)層111、第二接觸孔124、第二互連線115和鈍化層116。在本實(shí)施例中,所述半導(dǎo)體襯底100選擇P型摻雜的〈111〉晶向硅層,其電阻率范圍在10 Q cm 20 Q cm ;所述外延層114的電阻率范圍I. 35 Q cm I. 65 Q cm,慘雜類型為N型;所述外延層114的厚度范圍3. 6 ii m 4. 4 ii m,所述外延層厚度為2. 5 y m 4 u m,所述外延層電阻率為I. 0 Q ^cm 2. 2 Q cm。以便與常規(guī)15V及以下的Bipolar工藝平臺(tái)匹配。所述表面輕摻雜層125位于所述低壓器件區(qū)域的外延層表面和所述耐高壓器件區(qū)域中下隔離區(qū)外圍的外延層114表面,濃度為1E16 4E16cnT2,所述表面輕摻雜層125的摻雜濃度高于所述外延層114的摻雜濃度,所述表面輕摻雜層125的濃度為所述外延層114的摻雜濃度的10倍以上,即高一個(gè)數(shù)量級(jí),其作用是抑制在所述低壓器件區(qū)域中,基區(qū)108a和上隔離區(qū)104a的橫向擴(kuò)散,增加基區(qū)108a與上隔離區(qū)104a之間的有效距離,實(shí)現(xiàn) 小面積晶體管制造;同時(shí)所述表面輕摻雜層125有利于提高低壓器件雙布一鋁布線寄生場(chǎng)開(kāi)啟電壓,避免寄生效應(yīng)影響晶體管正常工作。在所述低壓器件區(qū)域中,所述集電區(qū)106a、發(fā)射區(qū)107a和基區(qū)108a位于具有所述表面輕摻雜層125的外延層114中,所述發(fā)射區(qū)107a位于所述基區(qū)108a中;所述集電區(qū)106a和所述發(fā)射區(qū)107a的摻雜類型為N型,所述基區(qū)108a的摻雜類型為P型。在所述耐高壓器件區(qū)域中,所述集電區(qū)106b、發(fā)射區(qū)107b和基區(qū)108b位于所述外延層114中,所述發(fā)射區(qū)107b位于所述基區(qū)108b中,所述集電區(qū)106b環(huán)繞于所述基區(qū)108b外圍;所述集電區(qū)106b和所述發(fā)射區(qū)107b的摻雜類型為N型,所述基區(qū)108b的摻雜類型為P型。在所述低壓器件區(qū)域中,所述埋層102a、下隔離區(qū)103a位于與低壓器件區(qū)域?qū)?yīng)的半導(dǎo)體襯底100和外延層114相接處,所述集電區(qū)106a與所述埋層102a相連;所述低壓器件區(qū)域的埋層102a的摻雜類型為N型,所述低壓器件區(qū)域的下隔離區(qū)103a的摻雜類型為P型。在所述耐高壓器件區(qū)域中,所述埋層102b、下隔離區(qū)103b位于與耐高壓器件區(qū)域?qū)?yīng)的半導(dǎo)體襯底100和外延層114相接處,所述集電區(qū)106b與所述埋層102b相連,所述集電區(qū)106b環(huán)繞包圍發(fā)射區(qū)107b、基區(qū)108b,可有效防止寄生效應(yīng);所述埋層102b的摻雜類型為N型,所述上隔離區(qū)103b的摻雜類型為P型。在所述低壓器件區(qū)域中,所述上隔離區(qū)104a位于所述下隔離區(qū)103a上的外延層114中,所述下隔離區(qū)103a與上隔離區(qū)104a相連;所述上隔離區(qū)104a的摻雜類型為P型。在所述耐高壓器件區(qū)域中,上隔離區(qū)104b位于所述下隔離區(qū)103b上的外延層114中,所述下隔離區(qū)103b與上隔離區(qū)104b相連;所述上隔離區(qū)104b的摻雜類型為P型。在所述耐高壓器件區(qū)域中,所述輕摻雜區(qū)105位于外延層114中的所述上隔離區(qū)104b上方,并與所述上隔離區(qū)104b相連,所述輕摻雜區(qū)105的寬度大于所述上隔離區(qū)104b的寬度;所述輕摻雜區(qū)105的摻雜類型為N型。所述輕摻雜區(qū)105的表面濃度小于耐高壓器件區(qū)域的上隔離區(qū)104b的表面濃度。所述輕摻雜區(qū)105的表面濃度為5E17cnT2 6E17cnT2,所述耐高壓器件區(qū)域的上隔離區(qū)104b的濃度為lE19cm_2 2E19cm_2,實(shí)際所述輕摻雜區(qū)105的濃度為所述上隔離區(qū)104b的濃度的百分之一以下,即低兩個(gè)數(shù)量級(jí),在Bipolar低壓工藝中耐高壓器件在高溫高壓條件下工作時(shí),有利于減少表面強(qiáng)電場(chǎng)處的熱載流子注入效應(yīng)。所述第一互連層位于所述外延層114上,與低壓器件區(qū)域?qū)?yīng)的所述第一互連層包括第一層間介質(zhì)層109、第一互連線113,所述第一層間介質(zhì)層109在所述基區(qū)108a、集電區(qū)106a以及發(fā)射區(qū)106a上均形成有若干第一接觸孔121,第 一互連線113通過(guò)第一接觸孔121與所述基區(qū)108a、集電區(qū)106a以及發(fā)射區(qū)107a相連。與耐高壓器件區(qū)域?qū)?yīng)的所述第一互連層包括第一層間介質(zhì)層109、氮化硅層110、第一互連線113和地極引線112,所述第一層間介質(zhì)層109在所述輕摻雜區(qū)105、基區(qū)108b、集電區(qū)106b以及發(fā)射區(qū)106b上均形成有若干第一接觸孔121,第一互連線113通過(guò)第一接觸孔121與所述基區(qū)108b、集電區(qū)106b以及發(fā)射區(qū)107b相連,所述地極引線112通過(guò)第一接觸孔121與所述輕摻雜區(qū)105相連;所述氮化硅層110位于第一層間介質(zhì)層109與第一互連線113和地極引線112之間。其中,所述第一層間介質(zhì)層109的厚度為5000 8000埃,所述氮化硅層110的厚度500 700埃,所述氮化硅層110能夠防止第一互連形成后的工序加工中的可動(dòng)離子進(jìn)入高壓器件結(jié)構(gòu)中的強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)而造成污染,以保證此高壓器件的高溫高壓可靠性。第一接觸孔121大小為2iim 3iim。第一互連線113和地極引線112的材料為AlSiCu,第一互連線113較佳的厚度為5000 9000埃,地極引線112較佳的厚度為5000 9000埃。上述第一互連層的厚度的選擇能夠滿足Bipolar低壓工藝中耐高壓器件的工作要求。所述第二互連層位于所述第一互連層上,所述第二互連層包括第二層間介質(zhì)層111、第二互連線115和鈍化層116,在所述第二層間介質(zhì)層111上形成有若干第二接觸孔124,與低壓器件區(qū)域?qū)?yīng)的所述第二互連線115通過(guò)第二接觸孔124與部分所述第一互連線113相連,以實(shí)現(xiàn)雙層布線減少金屬布線面積;與耐高壓區(qū)域?qū)?yīng)的所述第二互連線115通過(guò)第二接觸孔124與所述第一互連線113相連,以實(shí)現(xiàn)所述集電區(qū)106、發(fā)射區(qū)107和基區(qū)108的電性引出。在所述耐高壓器件區(qū)域中,所述集電區(qū)106b、發(fā)射區(qū)107b和基區(qū)108b均通過(guò)第二互連線115跨過(guò)輕摻雜區(qū)105引出,第一互連線113到輕摻雜區(qū)105之間只有第一層間介質(zhì)層109和氮化硅層110阻隔,而第二互連線115到輕摻雜區(qū)105之間增加了第一互連線113及第二層間介質(zhì)層111,所述集電區(qū)106b、發(fā)射區(qū)107b和基區(qū)108b通過(guò)第二互連線115引出,相比于通過(guò)第一互連線113引出,能夠進(jìn)一步減弱所述集電區(qū)106b、發(fā)射區(qū)107b和基區(qū)108b引線在加高電壓時(shí)的引起的外延表面反型導(dǎo)致高壓工作時(shí)表面強(qiáng)電場(chǎng)處的電場(chǎng)強(qiáng)度的問(wèn)題。此外,所述第二互連線115的材料為AlSiCu,第二互連線115的厚度為10000 16000埃。所述鈍化層116包括氮化硅薄膜層,氮化硅薄膜層能夠有效防止外界可動(dòng)離子進(jìn)入高壓器件結(jié)構(gòu)中的強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)而造成沾污,保證此高壓器件的高溫可靠性。在本實(shí)施例中,在所述耐高壓器件區(qū)域中,所述輕摻雜區(qū)105與所述集電區(qū)106b的水平距離dl大于8iim,較佳的為8iim 15 y m,對(duì)應(yīng)可實(shí)現(xiàn)由多個(gè)所述耐高壓器件反向串聯(lián)升壓達(dá)60-200V的高壓模塊,并實(shí)現(xiàn)高壓模塊電壓可達(dá)30-100V的電路功能。根據(jù)距離與耐壓的對(duì)應(yīng)性,具體水平距離大小根據(jù)高壓管不同的耐壓需求并結(jié)合外延條件選擇,在較佳的實(shí)施例中,所述輕摻雜區(qū)105與所述集電區(qū)106b的水平距離dl為9pm,可實(shí)現(xiàn)由多個(gè)所述耐高壓器件反向串聯(lián)升壓最高達(dá)80V的高壓模塊與低壓模塊的整合,并可實(shí)現(xiàn)高壓模塊電壓可達(dá)35V的電路功能,同時(shí)滿足高溫可靠性要求以保證擊穿位置發(fā)生在埋層102b左邊與半導(dǎo)體襯底100的交界處,所述輕摻雜區(qū)105朝向所述集電區(qū)106b的一側(cè)超出所述上隔離區(qū)104b的寬度d2為0. 5 ii m 2 ii m ;能夠保證工藝波動(dòng)中仍能滿足集電區(qū)106b在上隔離區(qū)104b之外,實(shí)現(xiàn)隔離PN結(jié)表面電場(chǎng)強(qiáng)度最高位置由第一摻雜類型載流子高濃度區(qū)轉(zhuǎn)移到低濃度區(qū),減少熱載流子注入效應(yīng);并且,所述地極引線朝向所述集電區(qū)的一側(cè)超出所述輕摻雜區(qū)的寬度d3大于3 ym,所述地極引線到所述集電區(qū)距離小于所述集電區(qū)到所述輕摻雜區(qū)的距離一半,以保證零電位鋁線場(chǎng)版起到降低表面電場(chǎng)強(qiáng)度為原來(lái)一半以上,長(zhǎng)度過(guò)短無(wú)法起到降低電場(chǎng)作用。此外,在所述低壓器件區(qū)域中,所述上隔離區(qū)104a與所述集電區(qū)106a的水平距離d4為3iim 4u m,所述上隔離區(qū)104a與所述基區(qū)108a的水平距離為3 u m 4 u m。所述基區(qū)108a、集電區(qū)106a和發(fā)射區(qū)107a由所述第二互連線115或第一互連線113引出。利用本實(shí)用新型制造出Bipolar低壓工藝中具有低壓器件和耐高壓器件的器件,在高低壓模塊整合電路設(shè)計(jì)中,在15V及以下低壓工藝平臺(tái)上,可實(shí)現(xiàn)由多個(gè)本實(shí)用新型 制造出的耐高壓器件反向串聯(lián)升壓最高達(dá)200V的高壓模塊與低壓模塊的整合,并可實(shí)現(xiàn)高壓模塊電壓可達(dá)100V的電路功能,同時(shí)滿足高溫可靠性要求。圖2為本實(shí)用新型一實(shí)施例中采用Bipolar低壓工藝的壓器件的制造方法的流程示意圖。如圖2所示,所述采用Bipolar低壓工藝實(shí)現(xiàn)的器件包括低壓器件區(qū)域和耐高壓器件區(qū)域,所述制造方法包括步驟SOl :提供半導(dǎo)體襯底,在所述半導(dǎo)體襯底和外延層相接處形成埋層和下隔離區(qū),并在所述半導(dǎo)體襯底上形成外延層;步驟S02 :在所述低壓器件區(qū)域的外延層表面和所述耐高壓器件區(qū)域中下隔離區(qū)外圍的外延層表面形成表面輕摻雜層;步驟S03 :在低壓器件區(qū)域和耐高壓器件區(qū)域的外延層中形成集電區(qū)、基區(qū)和發(fā)射區(qū)和上隔離區(qū),所述集電區(qū)、基區(qū)和發(fā)射區(qū)位于所述外延層中,所述發(fā)射區(qū)位于所述基區(qū)中,所述集電區(qū)與所述埋層相連,所述上隔離區(qū)位于所述下隔離區(qū)上的外延層中,所述上隔離區(qū)與所述下隔離區(qū)相連,在所述耐高壓器件區(qū)域中,所述集電區(qū)環(huán)繞于所述基區(qū)外圍;步驟S04:在所述耐高壓器件區(qū)域的外延層中形成輕摻雜區(qū),所述輕摻雜區(qū)位于上隔離區(qū)上方的外延層中,所述輕摻雜區(qū)與上隔離區(qū)相連并向所述基區(qū)方向延伸,所述輕摻雜區(qū)的寬度大于上隔離區(qū)的寬度;步驟S05 :在所述低壓器件區(qū)域和耐高壓器件區(qū)域的外延層上形成第一互連層,所述第一互連層包括第一層間介質(zhì)層和第一互連線,所述第一層間介質(zhì)層在所述基區(qū)、集電區(qū)以及發(fā)射區(qū)上均形成有若干第一接觸孔,第一互連線通過(guò)第一接觸孔與所述基區(qū)、集電區(qū)以及發(fā)射區(qū)相連,并在所述耐高壓器件區(qū)域中形成地極引線和氮化硅層,所述地極引線通過(guò)第一接觸孔與所述輕摻雜區(qū)相連,在耐高壓器件區(qū)域中,所述氮化硅層位于所述第一層間介質(zhì)層上,所述第一層間介質(zhì)層在所述上隔離區(qū)上還形成有第一接觸孔,所述第一互連層還包括位于第一層間介質(zhì)層上的氮化硅層;步驟S06 :在耐高壓器件區(qū)域的第一層間介質(zhì)層上形成氮化硅層;步驟S07 :在所述低壓器件區(qū)域和耐高壓器件區(qū)域的第一互連層上形成第二互連層,所述第二互連層包括第二層間介質(zhì)層、第二互連線和鈍化層,在所述第二層間介質(zhì)層上形成有若干第二接觸孔,所述第二互連線通過(guò)第二接觸孔與所述第一互連線相連,所述鈍化層位于所述第二互連線上,所述耐高壓器件區(qū)域中所述基區(qū)、集電區(qū)和發(fā)射區(qū)均由所述第二互連線引出,所述低壓器件區(qū)域中所述基區(qū)、集電區(qū)和發(fā)射區(qū)由所述第二互連線或第一互連線引出,從而可以減小低壓器件區(qū)域的面積,進(jìn)而提高器件的集成度。結(jié)合核心思想及圖2,并在上述Bipolar低壓工藝中具有低壓器件和耐高壓器件的器件結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上,以下詳細(xì)說(shuō)明采用Bipolar低壓工藝實(shí)現(xiàn)的器件的制造方法在所述步驟SOl中,首先提供半導(dǎo)體襯底100,所述半導(dǎo)體襯底100劃分為兩類區(qū)域,低壓器件區(qū)域和耐高壓器件區(qū)域,分別在后續(xù)形成低壓器件和耐高壓器件;首先在所述半導(dǎo)體襯底100中分別同時(shí)形成低壓器件區(qū)域中的下隔離區(qū)103a、埋層102a和與耐高壓器件區(qū)域中的下隔離區(qū)103b和埋層102b ;在所述半導(dǎo)體襯底100上形成外延層114。在所述步驟S02中,在所述低壓器件區(qū)域的外延層114表面和所述耐高壓器件區(qū)域中下隔離區(qū)外圍的外延層114表面形成表面輕摻雜層125,在所述外延層114上采用帶膠 高能量小劑量場(chǎng)注入工藝,以形成表面輕摻雜層125 ;在所述步驟S03中,在所述低壓器件區(qū)域的外延層114中形成上隔離區(qū)104a、基區(qū)108a、集電區(qū)106a,在所述耐高壓器件區(qū)域的外延層114中形成上隔離區(qū)104b、基區(qū)I08b集電區(qū)106b ;此外,在所述低壓器件區(qū)域的外延層114中形成發(fā)射區(qū)107a,所述發(fā)射區(qū)107a位于低壓器件區(qū)域的基區(qū)108a,在所述耐高壓器件區(qū)域的外延層114中形成發(fā)射區(qū)107b對(duì)應(yīng)的發(fā)射區(qū)107b,所述發(fā)射區(qū)107b位于所述低壓器件區(qū)域的基區(qū)108b中。在所述低壓器件區(qū)域中,所述集電區(qū)106a位于所述外延層114中并與埋層102a相連,所述上隔離區(qū)104a位于所述下隔離區(qū)103a上;在所述耐高壓器件區(qū)域中,所述集電區(qū)106b位于所述外延層114中并與埋層102a相連,所述上隔離區(qū)104b位于所述下隔離區(qū)103b上,其中,所述集電區(qū)106b環(huán)繞于所述基區(qū)108b外圍。在所述步驟S04中,在所述耐高壓器件區(qū)域的外延層114中形成輕摻雜區(qū)105,所述輕摻雜區(qū)105位于所述耐高壓器件區(qū)域的上隔離區(qū)104b上方,并與所述上隔離區(qū)104b相連,所述輕摻雜區(qū)105的寬度大于所述上隔離區(qū)104b的寬度;在步驟S05中,在所述外延層114上形成第一互連層;第一互連層包括第一層間介質(zhì)層109和第一互連線113 ;在所述低壓器件區(qū)域中,所述第一層間介質(zhì)層109在所述基區(qū)108a、集電區(qū)106a以及發(fā)射區(qū)106a上均形成有若干第一接觸孔121,第一互連線113通過(guò)第一接觸孔121與所述基區(qū)108a、集電區(qū)106a以及發(fā)射區(qū)107a相連;在所述耐高壓器件區(qū)域中,還包括氮化硅層110和地極引線112,所述第一層間介質(zhì)層109在所述輕摻雜區(qū)105、基區(qū)108b、集電區(qū)106b以及發(fā)射區(qū)106b上均形成有若干第一接觸孔121,第一互連線113通過(guò)第一接觸孔121與所述基區(qū)108b、集電區(qū)106b以及發(fā)射區(qū)107b相連,所述地極引線112通過(guò)第一接觸孔121與所述輕摻雜區(qū)105相連,所述氮化硅層110位于第一層間介質(zhì)層109與第一互連線113和地極引線112之間。在所述步驟S06中,在所述第一互連層上形成第二互連層;第二互連層包括第二層間介質(zhì)層111、第二互連線115和鈍化層116 ;在所述低壓器件區(qū)域中,在所述第二層間介質(zhì)層111上形成有若干第二接觸孔124a,所述第二互連線115通過(guò)第二接觸孔124a與部分所述第一互連線113相連并將其引出,以實(shí)現(xiàn)雙層布線減少金屬布線面積;在所述耐高壓器件區(qū)域中,在所述第二層間介質(zhì)層111上形成有若干第二接觸孔124b,所述第二互連線115通過(guò)第二接觸孔124b與所述第一互連線113相連所述集電區(qū)106b、發(fā)射區(qū)107b和基區(qū)108b均通過(guò)第二互連線115跨過(guò)輕摻雜區(qū)105引出,由于第二互連線115與第一互連線113存在第二層間介質(zhì)層111,相比于通過(guò)第一互連線113引出,能夠進(jìn)一步減弱所述集電區(qū)106b、發(fā)射區(qū)107b和基區(qū)108b引線在加高電壓時(shí)引起的外延表面反型導(dǎo)致高壓工作時(shí)表面強(qiáng)電場(chǎng)處的電場(chǎng)強(qiáng)度增加的問(wèn)題。所述鈍化層116包括氮化硅薄膜層,可有效防止外界可動(dòng)離子沾污,保證此高壓器件的高溫可靠性。當(dāng)然,需要明確的是,所述第一互連層和第二互連層的結(jié)構(gòu)并不限于上述描述,其他能夠?qū)崿F(xiàn)互連引出的結(jié)構(gòu)均在本實(shí)用新型的思想范圍之內(nèi)。綜上所述,通過(guò)所述采用Bipolar低壓工藝實(shí)現(xiàn)的器件,在高低壓模塊整合電路設(shè)計(jì)中,在常規(guī)Bipolarl5V及以下低壓工藝平臺(tái)上,制造出小面積低壓器件的同時(shí),通過(guò)整合高低壓工藝流程,制造出Bipolar低壓工藝中一種耐高壓器件的結(jié)構(gòu),通過(guò)對(duì)多個(gè)所述Bipolar低壓工藝中耐高壓器件反向串聯(lián),可實(shí)現(xiàn)串聯(lián)升壓達(dá)到200V以上的高壓模塊與低壓模塊的整合,并可實(shí)現(xiàn)100V的電路功能,同時(shí)滿足了高溫可靠性要求。雖然本實(shí)用新型已以較佳實(shí)施例揭露如上,然其并非用以限定本實(shí)用新型,任何所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者,在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍內(nèi),當(dāng)可作些許的更動(dòng)與潤(rùn)飾,因此本實(shí)用新型的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求書所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求1.一種采用Bipolar低壓工藝實(shí)現(xiàn)的器件,所述采用Bipolar低壓工藝實(shí)現(xiàn)的器件包括低壓器件區(qū)域和耐高壓器件區(qū)域,其特征在于 所述低壓器件區(qū)域和耐高壓器件區(qū)域均包括 半導(dǎo)體襯底和位于其上的外延層; 埋層和下隔離區(qū),所述埋層和下隔離區(qū)位于所述半導(dǎo)體襯底和外延層相接處; 上隔離區(qū),所述上隔離區(qū)位于所述下隔離區(qū)上的外延層中,所述上隔離區(qū)與所述下隔離區(qū)相連; 集電區(qū)、基區(qū)和發(fā)射區(qū),所述集電區(qū)、基區(qū)和發(fā)射區(qū)位于所述外延層中,所述發(fā)射區(qū)位于所述基區(qū)中,所述集電區(qū)與所述埋層相連; 表面輕摻雜層,所述表面輕摻雜層位于所述低壓器件區(qū)域的外延層表面和所述耐高壓器件區(qū)域中下隔離區(qū)外圍的外延層表面; 所述耐高壓器件區(qū)域還包括有輕摻雜區(qū),所述輕摻雜區(qū)位于上隔離區(qū)的上方的外延層中,所述輕摻雜區(qū)與上隔離區(qū)相連并向所述基區(qū)方向延伸。
2.如權(quán)利要求I所述的采用Bipolar低壓工藝實(shí)現(xiàn)的器件,其特征在于,所述采用Bipolar低壓工藝實(shí)現(xiàn)的器件還包括 第一互連層,位于所述外延層上,包括第一層間介質(zhì)層、第一互連線,所述第一層間介質(zhì)層在所述基區(qū)、集電區(qū)、發(fā)射區(qū)上形成有若干第一接觸孔,第一互連線通過(guò)第一接觸孔與所述基區(qū)、集電區(qū)、發(fā)射區(qū)相連; 第二互連層,位于所述第一互連層上,包括第二層間介質(zhì)層、第二互連線和鈍化層,在所述第二層間介質(zhì)層上形成有若干第二接觸孔,所述第二互連線通過(guò)第二接觸孔與所述第一互連線相連,所述鈍化層位于所述第二互連線上; 所述耐高壓器件區(qū)域還包括有地極引線和氮化硅層,所述地極引線通過(guò)第一接觸孔與所述輕摻雜區(qū)相連,所述氮化硅層位于所述第一層間介質(zhì)層上; 在所述耐高壓器件區(qū)域中,所述集電區(qū)環(huán)繞所述基區(qū)設(shè)置,所述基區(qū)、集電區(qū)和發(fā)射區(qū)均由所述第二互連線引出;在所述低壓器件區(qū)域中,所述基區(qū)、集電區(qū)和發(fā)射區(qū)由所述第二互連線或第一互連線引出。
3.如權(quán)利要求2所述的采用Bipolar低壓工藝實(shí)現(xiàn)的器件,其特征在于,所述鈍化層包括氮化娃薄膜層。
4.如權(quán)利要求2所述的采用Bipolar低壓工藝實(shí)現(xiàn)的器件,其特征在于,在所述耐高壓器件區(qū)域中,所述地極引線朝向所述集電區(qū)的一側(cè)超出所述輕摻雜區(qū)。
5.如權(quán)利要求3所述的采用Bipolar低壓工藝實(shí)現(xiàn)的器件,其特征在于,在所述耐高壓器件區(qū)域中,所述地極引線朝向所述集電區(qū)的一側(cè)超出所述輕摻雜區(qū)的寬度大于3 ym,所述地極引線到所述集電區(qū)的距離小于所述集電區(qū)到所述輕摻雜區(qū)的距離一半。
6.如權(quán)利要求I所述的采用Bipolar低壓工藝實(shí)現(xiàn)的器件,其特征在于,所述外延層厚度為2. 5 y m 4 y m,所述外延層電阻率為I. 0 Q cm 2. 2 Q cm。
7.如權(quán)利要求I所述的采用Bipolar低壓工藝實(shí)現(xiàn)的器件,其特征在于,所述半導(dǎo)體襯底、下隔離區(qū)、上隔離區(qū)、輕摻雜區(qū)和基區(qū)的摻雜類型為P型,所述外延層、表面輕摻雜層、埋層、發(fā)射區(qū)和集電區(qū)的摻雜類型為N型。
8.如權(quán)利要求I所述的采用Bipolar低壓工藝實(shí)現(xiàn)的器件,其特征在于,所述輕摻雜區(qū)的寬度大于上隔離區(qū)的寬度,所述輕摻雜區(qū)的表面濃度小于上隔離區(qū)的表面濃度。
9.如權(quán)利要求8所述的采用Bipolar低壓工藝實(shí)現(xiàn)的器件,其特征在于,所述輕摻雜區(qū)的表面濃度比所述上隔離區(qū)的表面濃度低兩個(gè)數(shù)量級(jí)。
10.如權(quán)利要求I所述的采用Bipolar低壓工藝實(shí)現(xiàn)的器件,其特征在于,在所述耐高壓器件區(qū)域中,所述輕摻雜區(qū)與所述集電區(qū)的水平距離大于8 u m。
11.如權(quán)利要求I所述的采用Bipolar低壓工藝實(shí)現(xiàn)的器件,其特征在于,在所述耐高壓器件區(qū)域中,所述輕摻雜區(qū)朝向所述集電區(qū)的一側(cè)超出所述上隔離區(qū)的寬度為0. 5 u m 2 u m0
12.如權(quán)利要求I所述的采用Bipolar低壓工藝實(shí)現(xiàn)的器件,其特征在于,在所述低壓器件區(qū)域中,所述上隔離區(qū)與所述集電區(qū)的水平距離為 hm,所述上隔離區(qū)與所述基區(qū)的水平距離為3 u m 4 u m。
13.如權(quán)利要求I所述的采用Bipolar低壓工藝實(shí)現(xiàn)的器件,其特征在于,所述表面輕摻雜層的摻雜濃度高于所述外延層的摻雜濃度。
14.如權(quán)利要求13所述的采用Bipolar低壓工藝實(shí)現(xiàn)的器件,其特征在于,所述表面輕摻雜層的濃度比所述外延層的摻雜濃度高一個(gè)數(shù)量級(jí)。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種采用Bipolar低壓工藝實(shí)現(xiàn)的器件,通過(guò)在耐高壓器件區(qū)域中形成輕摻雜區(qū),輕摻雜區(qū)朝向所述集電區(qū)的一側(cè)超出所述上隔離區(qū)一定寬度,地極引線朝向所述集電區(qū)的一側(cè)超出所述輕摻雜區(qū)一定寬度,避免了器件在高壓工作中大量電荷聚集于上隔離區(qū)頂角位置,防止電荷聚集引起的擊穿問(wèn)題。耐高壓器件區(qū)域的氮化硅層與鈍化層結(jié)合,能夠有效防止可動(dòng)離子進(jìn)入高壓器件結(jié)構(gòu)中的強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)而造成污染,保證此高壓器件的高溫高壓可靠性,通過(guò)在所述低壓器件區(qū)域的外延層表面和所述耐高壓器件區(qū)域中下隔離區(qū)外圍的外延層表面形成輕摻雜層,縮小了低壓器件區(qū)域中下隔離區(qū)與低壓器件區(qū)域的集電區(qū)和基區(qū)的水平距離,提高集成度。
文檔編號(hào)H01L29/06GK202513159SQ20122018495
公開(kāi)日2012年10月31日 申請(qǐng)日期2012年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月26日
發(fā)明者張佼佼, 李小鋒, 王鐸, 韓健 申請(qǐng)人:杭州士蘭微電子股份有限公司, 杭州士蘭集成電路有限公司