[发明专利]横向PNP型三极管结构及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体及其制作工艺，特别是一种横向PNP型三极管结构及其制造方法。

背景技术

目前常见的PNP型三极管常制作成横向的，其结构剖面如图1所示，俯视图如图2所示。P型衬底上沿纵向依次是N型埋层和N型外延层，N型外延层包含P型集电区、N型基区、P型发射区，基区和集电区之间通过场氧隔离，P型集电区通过集电极引出、P型发射区通过发射极引出、N型基区通过基极引出。其基区可以分为两部分：一部分是本征基区，另一部分是外部基区。本征基区又可分为主基区和负基区，主基区是横向方向上在发射区和集电区之间的部分，负基区是纵向方向上和发射区相连的部分；外部基区是把本征基区连接到基区的基区电极；主基区、负基区、外部基区的分布如图3所示。由于在本征基区部分存在一个负基区，降低了横向三极管的电流增益。

上述常规横向PNP型三极管的制造流程如图9所示：

首先，在P型衬底上离子注入锑离子作为N型掺杂的埋层；

接下来外延生长一层掺磷的N型外延层；

再通过离子注入，在外延层中分别形成P型的集电区，N型的基区，以及P型的发射区；

然后通过氧化工艺在集电区和基区之间形成二氧化硅的隔离区；

最后进行各个电极的引出和连接，最终形成的结构如图1所示。

按上述工艺形成的常规横向PNP型三极管器件中的电流流向如图7所示，其中，发射区向基区横向发射的空穴被集电区收集，纵向发射的空穴被基区收集。设定发射极的结深为D，横向宽度为L，长度为S，基区和发射区结的空穴电流密度为J_h，电子电流密度为J_e，其中J_h远大于J_e。在不考虑基区载流子复合的情况下，现有技术中横向PNP型三极管的电流增益为：

在这种情况下，保持发射区纵向结深D不变，横向的长度S和宽度L越大，电流的增益越小，也就是说，在要求大电流，大尺寸的情况下，电流的增益将越小。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种横向PNP型三极管，可以提高集电极的收集效率和三极管的电流增益。

为解决上述技术问题，本发明横向PNP型三极管，包括P型衬底、P型衬底上的N型埋层、N型外延层中的P型发射区、P型的集电区和N型基区，N型基区和P型集电区之间有场氧隔离区，在P型发射区和N型埋层之间设置二氧化硅埋层。

本发明通过在P型发射区和N型埋层之间设置二氧化硅埋层，由于该二氧化硅埋层的存在，改变了横向PNP型三极管基区的结构，即，把常规横向PNP型三极管结构中里本征基区中的负基区部分给消除了，改变了P型发射区电流的发射，提高了集电极的收集效率，从而提高了横向三极管的电流增益。

本发明要解决的另一技术问题是提供一种上述横向PNP型三极管的制造方法，可以形成该种能提高集电极的收集效率和三极管的电流增益的横向PNP型三极管。

为解决上述技术问题，本发明横向PNP型三极管的制造方法，在制作完P型衬底后，在P型衬底上离子注入锑离子形成N型埋层，然后将N型埋层外延生长一层掺杂磷的N型外延层，再在N型外延层中局部注入氧离子，注入氧离子的位置在N型埋层和将要形成的P型发射区之间，接着通过离子注入在N型外延层中分别形成P型的集电区、N型的基区和P型的发射区，再通过氧化工艺在P型集电区和N型基区之间形成所述场氧隔离区的步骤，最后将电极引出和连接。

本发明在N型外延层生长完成之后，紧接着在N型外延层中局部注入氧离子，注入氧离子的位置在N型埋层和将要形成的P型发射区之间，注入的氧离子在后续的热过程中可使得N型埋层和P型发射区之间形成局部二氧化硅埋层。

附图说明

图1是现有技术中常规的横向PNP型三极管的结构示意图，其中D表示发射极的结深；

图2是图1所示横向PNP型三极管的俯视图，其中L表示发射极的横向宽度，S表示发射极长度；

图3是图1所示横向PNP三极管中主基区、负基区、外部基区的分布示意图；

图4是引入本发明中的局部注入氧离子步骤后，在N型外延层中形成的二氧化硅埋层的剖面示意图；

图5是本发明所提供的横向PNP三极管的结构示意图；

图6是图5所示本发明所提供的横向PNP三极管的结构中，主基区、二氧化硅埋层、外部基区的分布示意图；

图7是现有技术中常规横向PNP型三极管器件中的电流流向示意图，其中，实线箭头表示空穴流向、虚线箭头表示电子流向；