Bipolar低壓工藝中耐高壓器件制造技術(shù)

本實(shí)用新型專利技術(shù)提供一種Bipolar低壓工藝中耐高壓器件，通過在Bipolar低壓工藝中耐高壓器件中，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)，所述地極引線的寬度大于所述輕摻雜區(qū)的寬度，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題，從而提高了器件的性能。此外，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)電場區(qū)而造成污染，以保證此高壓器件的高溫高壓可靠性。（*該技術(shù)在2022年保護(hù)過期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)涉及一種半導(dǎo)體制造
,尤其涉及一種Bipolar低壓工藝中耐高壓器件。
技術(shù)介紹
傳統(tǒng)的Bipolar (雙極)工藝平臺分類，一般以該工藝平臺制造出來的標(biāo)準(zhǔn)NPN晶體管可承受的最大工作電壓來制定；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，對應(yīng)外延厚度薄，隔離間距小，版圖面積小，集成度高，如 I.5um線寬5V耐壓工藝平臺；Bipolar高壓工藝平臺，對應(yīng)外延厚度厚，隔離間距大,版圖面積大，集成度低，如4um線寬60V耐壓工藝平臺。傳統(tǒng)的Bipolar工藝采用PN結(jié)隔離，工藝平臺耐壓在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)電路的市場競爭力，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，選擇制造工藝平臺時(shí)，需要選擇適合高壓模塊制造工藝平臺。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多，采用高壓工藝平臺制造原來用低壓工藝平臺制造的低壓模塊，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2um以下線寬5 15V耐壓工藝平臺制造，此類工藝平臺外延厚度2. 5 4um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管反向串聯(lián)的方式來實(shí)現(xiàn)；但考慮隔離耐壓及電路高溫工作可靠性問題，此反向串聯(lián)耐壓不宜超過隔離耐壓的50% ;為此傳統(tǒng)的低壓工藝平臺，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)惡化漏電問題，導(dǎo)致電路功能失效。如果能實(shí)現(xiàn)在低壓工藝平臺上制造出一般需要高壓工藝平臺制造的高壓模塊，將有利于整合高低壓模塊提高集成度。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)的目的是提供一種Bipolar低壓工藝中耐高壓器件。本技術(shù)提供一種Bipolar低壓工藝中耐高壓器件，包括半導(dǎo)體襯底和位于其上的外延層；集電區(qū)、發(fā)射區(qū)和基區(qū)，所述集電區(qū)、發(fā)射區(qū)和基區(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)環(huán)繞于所述基區(qū)外圍；埋層，所述埋層位于所述半導(dǎo)體襯底和外延層中，所述集電區(qū)與所述埋層相連；上隔離區(qū)和下隔離區(qū)，所述下隔離區(qū)位于所述半導(dǎo)體襯底和外延層相鄰處，所述上隔離區(qū)位于所述下隔離區(qū)上的外延層中，所述下隔離區(qū)與上隔離區(qū)相連、并環(huán)繞所述集電區(qū)外圍；輕摻雜區(qū)，所述輕摻雜區(qū)位于外延層中的所述上隔離區(qū)上方，與所述上隔離區(qū)相連；第一互連層，位于所述外延層上，包括第一層間介質(zhì)層、氮化硅層、第一互連線和地極引線，所述第一層間介質(zhì)層在所述上隔離區(qū)、基區(qū)、集電區(qū)以及發(fā)射區(qū)上形成有若干第一接觸孔，第一互連線通過第一接觸孔與所述基區(qū)、集電區(qū)以及發(fā)射區(qū)相連，所述氮化硅層位于所述第一層間介質(zhì)層上，所述地極引線通過第一接觸孔與所述輕摻雜區(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第二接觸孔與所述第一互連線相連，以實(shí)現(xiàn)所述基區(qū)、集電區(qū)和發(fā)射區(qū)的電性引出，所述鈍化層位于所述第二互連線上。進(jìn)一步的，所述外延層厚度為2. 5um 4um,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、上隔離、輕摻雜區(qū)和基區(qū)的摻雜類型為P型，所述外延層、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)的表面濃度小于上隔離區(qū)的表面濃度，所述輕摻雜區(qū)的寬度大于所述上隔離區(qū)的寬度。進(jìn)一步的，所述輕摻雜區(qū)的表面濃度比上隔離區(qū)的表面濃度小兩個(gè)數(shù)量級。進(jìn)一步的，所述輕摻雜區(qū)與所述集電區(qū)的水平距離大于Sum。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)的寬度為0.5um 2um。進(jìn)一步的，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，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3um，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，所述鈍化層包括氮化硅薄膜層。綜上所述，利用本技術(shù)制造出Bipolar低壓工藝中一種耐高壓器件的結(jié)構(gòu)，在常規(guī)15V及以下低壓工藝平臺上，通過對多個(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，并可實(shí)現(xiàn)高壓模塊工作電壓可達(dá)100V的電路功能，滿足高溫可靠性要求。附圖說明圖I為本技術(shù)一實(shí)施例中Bipolar低壓工藝中耐高壓器件的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本技術(shù)一實(shí)施例中Bipolar低壓工藝中耐高壓器件的制造方法的流程示意圖。具體實(shí)施方式為使本技術(shù)的內(nèi)容更加清楚易懂，以下結(jié)合說明書附圖，對本技術(shù)的內(nèi)容作進(jìn)一步說明。當(dāng)然本技術(shù)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技術(shù)的保護(hù)范圍內(nèi)。其次，本技術(shù)利用示意圖進(jìn)行了詳細(xì)的表述，在詳述本技術(shù)實(shí)例時(shí)，為了便于說明，示意圖不依照一般比例局部放大，不應(yīng)以此作為對本技術(shù)的限定。本技術(shù)的核心思想在于，通過在Bipolar低壓工藝中耐高壓器件中，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題，從而提高了器件的性能。此外，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)電場區(qū)而造成污染，以保證此高壓器件的高溫高壓可靠性。圖I為本技術(shù)一實(shí)施例中Bipolar低壓工藝中耐高壓器件的結(jié)構(gòu)示意圖。結(jié)合上述核心思想及圖1，本技術(shù)提供一種Bipolar低壓工藝中耐高壓器件，包括半導(dǎo) 體襯底100和位于其上的外延層114，集電區(qū)106、發(fā)射區(qū)107和基區(qū)108，埋層102，上隔離區(qū)104和下隔離區(qū)103，輕摻雜區(qū)105，第一互連層以及第二互連層；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 ;所述外延層114的厚度范圍3. 6um 4. 4um,以便與常規(guī)15本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種Bipolar低壓工藝中耐高壓器件，其特征在于，包括：半導(dǎo)體襯底和位于其上的外延層；集電區(qū)、發(fā)射區(qū)和基區(qū)，所述集電區(qū)、發(fā)射區(qū)和基區(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)環(huán)繞于所述基區(qū)外圍；埋層，所述埋層位于所述半導(dǎo)體襯底和外延層中，所述集電區(qū)與所述埋層相連；上隔離區(qū)和下隔離區(qū)，所述下隔離區(qū)位于所述半導(dǎo)體襯底和外延層相鄰處，所述上隔離區(qū)位于所述下隔離區(qū)上的外延層中，所述下隔離區(qū)與上隔離區(qū)相連、并環(huán)繞所述集電區(qū)外圍；輕摻雜區(qū)，所述輕摻雜區(qū)位于外延層中的所述上隔離區(qū)上方，與所述上隔離區(qū)相連；第一互連層，位于所述外延層上，包括第一層間介質(zhì)層、氮化硅層、第一互連線和地極引線，所述第一層間介質(zhì)層在所述上隔離區(qū)、基區(qū)、集電區(qū)以及發(fā)射區(qū)上形成有若干第一接觸孔，第一互連線通過第一接觸孔與所述基區(qū)、集電區(qū)以及發(fā)射區(qū)相連，所述氮化硅層位于所述第一層間介質(zhì)層上，所述地極引線通過第一接觸孔與所述輕摻雜區(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第二接觸孔與所述第一互連線相連，以實(shí)現(xiàn)所述基區(qū)、集電區(qū)和發(fā)射區(qū)的電性引出，所述鈍化層位于所述第二互連線上。...

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李小鋒，韓健，張佼佼，王鐸，
申請(專利權(quán))人：杭州士蘭集成電路有限公司，杭州士蘭微電子股份有限公司，
類型：實(shí)用新型
國別省市：