專利名稱：一種橫向三極管的結(jié)構(gòu)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種集成電路加工制造技術(shù)，特別涉及一種橫向三極管的結(jié)構(gòu)及其制
造方法。
背景技術(shù)：
BiCM0S (雙極_互補(bǔ)金屬_氧化層半導(dǎo)體器件)是將雙極器件和互補(bǔ)金屬_氧化 層半導(dǎo)體(CMOS)器件建造在相同的襯底上，BICMOS工藝即是將Bipolar工藝(即雙極工 藝)與CM0S工藝(互補(bǔ)金屬-氧化層半導(dǎo)體器件工藝)相結(jié)合的一種綜合工藝，將雙極器 件的線性和速度與CMOS的低耗用功率、低熱耗散和較高密度相結(jié)合的集成電路工藝。
在多數(shù)BiCMOS器件中，放大增益是由橫向三極管的結(jié)構(gòu)決定的。現(xiàn)有BiCMOS有 一定的局限性，其中一個限制因素是橫向晶體管的低電流增益性，即其放大增益很難有明 顯提高。 圖1A為現(xiàn)有技術(shù)中橫向PNP三極管的結(jié)構(gòu)圖，圖1B為圖IA中橫向PNP三極管的 結(jié)構(gòu)的電路圖。參照圖1A所示，橫向PNP三極，包括P型襯底100、在P型襯底100中的N 阱區(qū)200，在N阱區(qū)100中設(shè)有N型基區(qū)3020、 P型集電區(qū)4020、 P型發(fā)射區(qū)5020，在所述 N型基區(qū)3020和襯底100之間設(shè)有淺溝槽隔離層6020，在所述P型基區(qū)3020與所述P型 集電區(qū)4020之間設(shè)有有淺溝槽隔離層6040。在所述P型集電區(qū)4020與所述P型發(fā)射區(qū) 5020之間的襯底表面上設(shè)有多晶硅層8020。發(fā)射區(qū)5020、基區(qū)3020和集電區(qū)4020組成橫 向PNP三極管，發(fā)射區(qū)5020，阱區(qū)200、襯底100組成縱向PNP三極管。
在圖IB現(xiàn)有技術(shù)中橫向PNP三極管的電路圖示中，當(dāng)縱向PNP三極管的發(fā)射 區(qū)-基區(qū)間電壓大于內(nèi)建電壓時，發(fā)射電流Ie流入所述N阱區(qū)200，導(dǎo)致在所述襯底上生成 寄生的縱向PNP集電極電流Ic(V)，而Ic(V)是不必要的電流，Ic(L)為橫向PNP集電極電 流，Ic(V)降低了Ic(L)的值，從而降低了電流增益。電流增益為Ic(L)/Ib的值，Ib為基極 電流，此電流增益值往往小于3，故電流增益很小。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供一種橫向三極管的機(jī)構(gòu)及其制作方法，以提高橫 向三極管的電流增益。 為解決上述問題，本發(fā)明提供一種橫向三極管的結(jié)構(gòu)，包括襯底，在所述襯底中
設(shè)有阱區(qū)，在所述阱區(qū)中設(shè)有基區(qū)、集電區(qū)和發(fā)射區(qū)，構(gòu)成一個橫向三極管；其特征在于，在
所述阱區(qū)中，在所述發(fā)射區(qū)下層，緊靠發(fā)射區(qū)的位置設(shè)有高濃度摻雜區(qū)。
可選的，橫向三極管為橫向PNP三極管。 可選的，橫向三極管為橫向NPN三極管。 優(yōu)選的，當(dāng)橫向三極管為橫向PNP三極管時，所述高濃度摻雜區(qū)為高濃度N型摻雜 區(qū)。 優(yōu)選的，當(dāng)橫向三極管為橫向NPN三極管時，所述高濃度摻雜區(qū)為高濃度P型摻雜區(qū)。 可選的，在所述基區(qū)和所述集電區(qū)之間設(shè)有淺溝槽隔離層，在所述基區(qū)和所述襯底之間還設(shè)有淺溝槽隔離層。 可選的，在所述發(fā)射區(qū)和所述集電區(qū)之間的所述襯底表面上設(shè)有多晶硅層。
為解決前述問題，本發(fā)明提供一種橫向三極管的制造方法，其特征在于，包括提供襯底，在所述襯底中形成阱區(qū)；在所述阱區(qū)中，在所述發(fā)射區(qū)下層，緊靠發(fā)射區(qū)的位置形成高濃度摻雜區(qū)；在所述阱區(qū)中形成基區(qū)、集電區(qū)和發(fā)射區(qū)。 可選的，在所述基區(qū)和所述集電區(qū)之間設(shè)有淺溝槽隔離層，位于所述基區(qū)和所述襯底之間還設(shè)有淺溝槽隔離層。 可選的，在所述發(fā)射區(qū)和所述集電區(qū)之間的所述襯底表面上還可形成多晶硅層。
可選的，在形成阱區(qū)之后和注入摻雜區(qū)之前，在所述襯底上形成所述淺溝槽隔離層和所述多晶硅層。 發(fā)射區(qū)、基區(qū)和集電區(qū)組成橫向三極管，發(fā)射區(qū)，阱區(qū)、襯底組成縱向三極管。在所述阱區(qū)中，在所述發(fā)射區(qū)下層，緊靠發(fā)射區(qū)的位置注入高濃度摻雜區(qū)后，高濃度摻雜使費(fèi)米能級位置發(fā)生變化，縱向三極管發(fā)射結(jié)的內(nèi)建電壓得以提高，使得發(fā)射極載流子減少，從而減小寄生縱向發(fā)射極電流，進(jìn)而使橫向三極管的發(fā)射極電流增加，最終提高了橫向三極管的電流增益。


圖1A為現(xiàn)有技術(shù)中橫向PNP雙極晶體管的剖面示意圖； 圖1B為現(xiàn)有技術(shù)中橫向PNP雙極晶體管的電路圖，圖1A對應(yīng)的電路圖； 圖2A為本發(fā)明橫向三極管的俯視圖 圖2B為本發(fā)明橫向三極管的剖面示意圖； 圖2C為本發(fā)明橫向三極管制造流程中的關(guān)鍵步驟-注入形成摻雜區(qū)； 圖2D為本發(fā)明橫向三極管制造流程中注入形成摻雜區(qū)后結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式
為使本發(fā)明的內(nèi)容更加清楚易懂，以下結(jié)合說明書附圖，對本發(fā)明新型的內(nèi)容作進(jìn)一步說明。當(dāng)然本發(fā)明并不局限于該具體實施例，本領(lǐng)域內(nèi)的普通及說人員所熟知的一般替換也涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。 其次，本發(fā)明利用示意圖進(jìn)行了詳細(xì)的表述，在詳述本發(fā)明實例時，為了便于說明，示意圖不依照一般比例局部放大，不應(yīng)以此作為對本發(fā)明的限定。 如圖2A所示為本發(fā)明實施例中橫向三極管的俯視圖，對于本發(fā)明的橫向三極管，可以為如圖2A所示的圓形，也可以為其他形狀，如方形等。圖2B為圖2A中沿AB方向的剖面示意圖。參見圖2B，所述橫向三極管，包括襯底IO，形成在所述襯底10中的阱區(qū)20，在所述阱區(qū)20中設(shè)有基區(qū)302、集電區(qū)402和發(fā)射區(qū)502，其特征在于位于所述阱區(qū)20中，在所述發(fā)射區(qū)502下層，緊靠發(fā)射區(qū)502的位置設(shè)有摻雜區(qū)902。 可選的，所述橫向三極管為橫向PNP (Lateral PNP Bipolar Transistor, L-PNPBipolar Transistor)三極管。所述橫向PNP三極管包括P型襯底10，形成在所述P型襯
4底10中的N型阱區(qū)20，在所述N型阱區(qū)中設(shè)有N型基區(qū)302、 P型集電區(qū)402和P型發(fā)射 區(qū)502 ;位于所述N型阱區(qū)20中，在所述發(fā)射區(qū)502下層，在所述發(fā)射區(qū)502下層，緊靠發(fā) 射區(qū)502的位置設(shè)有N型(如磷)摻雜區(qū)902。 可選的，所述橫向三極管為橫向NPN(Lateral NPN Bipolar Transistor, L-NPN Bipolar Transistor)三極管。所述橫向NPN三極管包括N型襯底10，形成在所述N型襯 底10中的P型阱區(qū)20，在所述P型阱區(qū)中設(shè)有P型基區(qū)302、 N型集電區(qū)402和N型發(fā)射 區(qū)502 ;位于所述P型阱區(qū)20中，在在所述發(fā)射區(qū)502下層，緊靠發(fā)射區(qū)502的位置設(shè)有P 型(如硼)摻雜區(qū)902。 優(yōu)選的，所述橫向三極管，所述摻雜區(qū)902為高濃度摻雜區(qū)。 可選的，所述橫向三極管，還包括在所述基區(qū)302和所述集電區(qū)402之間設(shè)有淺 溝槽隔離層602，在位于與所述基區(qū)302和所述襯底10之間設(shè)有淺溝槽隔離層604。
可選的，所述橫向三極管，還包括在所述發(fā)射區(qū)502和所述集電區(qū)402之間，所述 襯底20的表面上設(shè)有多晶硅層802。 發(fā)射區(qū)502、基區(qū)302和集電區(qū)402組成橫向三極管，發(fā)射區(qū)502，阱區(qū)20、襯底10
組成縱向三極管。在所述阱區(qū)中，在所述發(fā)射區(qū)502下層，緊靠發(fā)射區(qū)502的位置注入高濃
度摻雜區(qū)902后，高濃度摻雜使的費(fèi)米能級位置發(fā)生變化，縱向三極管發(fā)射結(jié)的內(nèi)建電壓
得以提高，使得發(fā)射極載流子減少，從而減小寄生縱向發(fā)射極電流，進(jìn)而使橫向三極管的發(fā)
射極電流增加，最終提高了橫向三極管的電流增益。 本發(fā)明的橫向三極管的制造方法，包括 提供所述襯底IO，在所述襯底10上形成所述阱區(qū)20。 在所述阱區(qū)20中，在需要形成所述發(fā)射區(qū)502的下層，在所述發(fā)射區(qū)502下層，緊 靠發(fā)射區(qū)502的位置注入高濃度摻雜區(qū)902 ; 在所述阱區(qū)20中分別形成所述的基區(qū)302、集電區(qū)402和發(fā)射區(qū)502。 具體的，參見圖2B，圖2B為本發(fā)明橫向三極管制造流程中的注入形成摻雜區(qū)902，
在襯底10的表面上形成光刻膠1000，并提供具有一定圖形的掩膜板，以所述掩膜板為掩
模，對所述光刻膠進(jìn)行曝光、顯影，使所述光刻膠的圖形與所述掩膜板相匹配，露出需要形
成高濃度摻雜區(qū)902的區(qū)域，所述區(qū)域在所述阱區(qū)中，在所述發(fā)射區(qū)502下層，緊靠發(fā)射區(qū)
502的位置。向所述區(qū)域中注入高濃度雜質(zhì)，形成如圖2C所示的結(jié)構(gòu)。 可選的，所述橫向三極管，還包括在所述基區(qū)302與所述襯底10之間設(shè)有淺溝槽
隔離層602，在所述基區(qū)302與所述P型集電區(qū)402之間還設(shè)有淺溝槽隔離層604。 可選的，所述橫向三極管，還包括多晶硅層802位于所述發(fā)射區(qū)502和集電區(qū)
402之間的所述襯底20的表面上。 可選的，在形成所述阱區(qū)10之后，形成摻雜區(qū)902之前還可包括在襯底上10，形 成淺溝槽隔離層602和多晶硅層802。 發(fā)射區(qū)502、基區(qū)302和集電區(qū)402組成橫向三極管，發(fā)射區(qū)502，阱區(qū)20、襯底10 組成縱向三極管。在所述阱區(qū)中，在所述發(fā)射區(qū)502下層，在緊靠發(fā)射區(qū)502位置下方注入 高濃度摻雜區(qū)902后，高濃度摻雜使費(fèi)米能級位置發(fā)生變化，縱向三極管發(fā)射結(jié)的內(nèi)建電 壓得以提高，使得發(fā)射極載流子減少，從而減小寄生縱向發(fā)射極電流，進(jìn)而使橫向三極管的 發(fā)射極電流增加，最終提高了橫向三極管的電流增益。
此外，本發(fā)明的另一目標(biāo)為制作橫向三極管的過程中省去原有技術(shù)需要的外延 層，節(jié)約工藝制作成本。 顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種改動或變型而不脫離本發(fā)明的精 神和范圍，這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明的權(quán)利要求及其同等技術(shù)范圍 之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種橫向三極管，包括襯底，在所述襯底中設(shè)有阱區(qū)，在所述阱區(qū)中設(shè)有基區(qū)、集電區(qū)和發(fā)射區(qū)，構(gòu)成一個橫向三極管；其特征在于，在所述阱區(qū)中，在所述發(fā)射區(qū)下層，緊靠發(fā)射區(qū)的位置設(shè)有高濃度摻雜區(qū)。
2. 如權(quán)利要求1所述的橫向三極管，其特征在于，橫向三極管為橫向PNP三極管。
3. 如權(quán)利要求1所述的橫向三極管，其特征在于，橫向三極管為橫向NPN三極管。
4. 如權(quán)利要求2所述的橫向三極管結(jié)構(gòu)，其特征在于，橫向PNP三極管中所述摻雜區(qū)為高濃度N型摻雜區(qū)。
5. 如權(quán)利要求3所述的橫向三極管結(jié)構(gòu)，其特征在于，橫向NPN三極管中所述摻雜區(qū)為高濃度P型摻雜區(qū)。
6. 如權(quán)利要求l所述的橫向三極管結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包括在所述基區(qū)和所述集電區(qū)之間設(shè)有淺溝槽隔離層，在所述基區(qū)和所述襯底之間還設(shè)有淺溝槽隔離層。
7. 如權(quán)利要求l所述的橫向三極管結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包括在所述發(fā)射區(qū)和所述集電區(qū)之間的所述襯底表面上設(shè)有多晶硅層。
8. 如權(quán)利要求1所述的橫向三極管的制造方法，其特征在于，包括提供襯底，在所述襯底中形成阱區(qū)；在所述阱區(qū)中，在所述發(fā)射區(qū)下層，緊靠發(fā)射區(qū)的位置形成高濃度摻雜區(qū)；在所述阱區(qū)中形成基區(qū)、集電區(qū)和發(fā)射區(qū)。
9. 如權(quán)利要求9所述的橫向三極管的制造方法，其特征在于，還包括在所述基區(qū)和所述集電區(qū)之間設(shè)有淺溝槽隔離層，位于所述基區(qū)和所述襯底之間還設(shè)有淺溝槽隔離層。
10. 如權(quán)利要求9所述的橫向三極管的制造方法，其特征在于，還包括在所述發(fā)射區(qū)和所述集電區(qū)之間的所述襯底表面上還可形成多晶硅層。
11. 如權(quán)利要求9至11所述的橫向三極管的制造方法，其特征在于，還包括在形成阱區(qū)之后和注入摻雜區(qū)之前，在所述襯底上形成所述淺溝槽隔離層和所述多晶硅層。
全文摘要
一種橫向三極管(Lateral Bipolar Transistor)，包括襯底，在所述襯底中設(shè)有阱區(qū)，在所述阱區(qū)中設(shè)有基區(qū)、集電區(qū)和發(fā)射區(qū)。其特征在于，在所述阱區(qū)中，在所述發(fā)射區(qū)下層，緊靠發(fā)射區(qū)的位置設(shè)有高濃度摻雜區(qū)。如權(quán)利要求1所述的橫向三極管的制造方法，包括提供所述襯底，在所述襯底上形成所述阱區(qū)；在所述阱區(qū)中，在所述發(fā)射區(qū)下層，緊靠發(fā)射區(qū)的位置形成高濃度摻雜區(qū)；在所述阱區(qū)中分別形成所述基區(qū)、所述集電區(qū)和所述發(fā)射區(qū)。
文檔編號H01L29/06GK101777578SQ200910197808
公開日2010年7月14日 申請日期2009年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月28日
發(fā)明者易亮 申請人:上海宏力半導(dǎo)體制造有限公司