採用Bipolar低壓工藝實現的器件的製作方法

2023-05-10 12:08:21 1

專利名稱：採用Bipolar低壓工藝實現的器件的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種半導體製造技術領域，尤其涉及一種同時具有低壓器件和耐高壓器件的採用Bipolar低壓工藝實現的器件。
背景技術：
傳統的Bipolar (雙極)工藝平臺分類，一般以該工藝平臺製造出來的標準NPN電晶體可承受的最大工作電壓來制定；標準NPN電晶體的最大工作電壓由集電區(C極)到發射區(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，基區濃 度及結深也會影響；外延厚度決定了隔離規則及工藝，而隔離規則及工藝又決定了版圖面積；所以Bipolar低壓工藝平臺，對應外延厚度薄，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；Bipolar高壓工藝平臺，對應外延厚度厚，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。傳統的Bipolar工藝採用PN結隔離，工藝平臺耐壓在5 60V之間，耐壓大於60V，考慮到晶片面積和製造難度，一般用其它工藝替代，如介質隔離工藝。為了提高設計電路的市場競爭力，部分專用集成電路會把不同模塊整合到同一晶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別，選擇製造工藝平臺時，需要選擇適合高壓模塊製造工藝平臺。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，採用高壓工藝平臺製造原來用低壓工藝平臺製造的低壓模塊，會導致低壓模塊佔晶片面積的大幅度增大。為此，高低壓模塊集成到同一晶片上會導致比高低壓分別製造的晶片面積變大，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，可採用2iim以下線寬5 15V耐壓工藝平臺製造，此類工藝平臺外延厚度2. 5 4 y m之間，可實現標準NPN電晶體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。為了實現高壓模塊部分高的工作電壓，可以採用三極體或二級管反向串聯的方式來實現；但考慮隔離耐壓及電路高溫工作可靠性問題，此反向串聯耐壓不宜超過隔離耐壓的50% ;為此傳統的低壓工藝平臺，為保證電路工作可靠性，可實現反向串聯耐壓在25V以下。高溫工作可靠性失效表現為，此類電路在高溫高壓工作時，高壓加到隔離PN結處電場強度很大，會導致熱載流子注入現象，從而引起隔離PN結漏電偏大，同時晶片內部或外部進入可動離子的影響，會惡化漏電問題，導致電路功能失效。

實用新型內容本實用新型的目的是提供一種同時具有低壓器件和耐高壓器件的採用Bipolar低壓工藝實現的器件。本實用新型提供一種採用Bipolar低壓工藝實現的器件,所述採用Bipolar低壓工藝實現的器件包括低壓器件區域和耐高壓器件區域；所述低壓器件區域和耐高壓器件區域均包括半導體襯底和位於其上的外延層；埋層和下隔離區，所述埋層和下隔離區位於所述半導體襯底和外延層相接處；上隔離區，所述上隔離區位於所述下隔離區上的外延層中，所述上隔離區與所述下隔離區相連；集電區、基區和發射區，所述集電區、基區和發射區位於所述外延層中，所述發射區位於所述基區中，所述集電區與所述埋層相連；表面輕摻雜層，所述表面輕摻雜層位於所述低壓器件區域的外延層表面和所述耐高壓器件區域中下隔離區外圍的外延層表面；所述耐高壓器件區域還包括有輕摻雜區，所述輕摻雜區位於上隔離區的上方的外延層中，所述輕摻雜區與上隔離區相連並向所述基區方向延伸。進一步的，所述採用Bipolar低壓工藝實現的器件還包括第一互連層，位於所述外延層上，包括第一層間介質層、第一互連線，所述第一層間介質層在所述基區、集電區、發射區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、集電區、發射區相連；第二互連層，位於所述第一互連層上，包括第二層間 介質層、第二互連線和鈍化層，在所述第二層間介質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，所述鈍化層位於所述第二互連線上；所述耐高壓器件區域還包括有地極引線和氮化矽層，所述地極引線通過第一接觸孔與所述輕摻雜區相連，所述氮化矽層位於所述第一層間介質層上；在所述耐高壓器件區域中，所述集電區環繞所述基區設置，所述基區、集電區和發射區均由所述第二互連線引出；在所述低壓器件區域中，所述基區、集電區和發射區由所述第二互連線或第一互連線引出。進一步的，所述鈍化層包括氮化矽薄膜層。進一步的，在所述耐高壓器件區域中，所述地極引線朝向所述集電區的一側超出所述輕摻雜區。進一步的，在所述耐高壓器件區域中，所述地極引線朝向所述集電區的一側超出所述輕摻雜區的寬度大於3 i! m，所述地極引線到所述集電區的距離小於所述集電區到所述輕摻雜區的距離一半。進一步的,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。進一步的，所述半導體襯底、下隔離區、上隔離區、輕摻雜區和基區的摻雜類型為P型，所述外延層、表面輕摻雜層、埋層、發射區和集電區的摻雜類型為N型。進一步的，所述輕摻雜區的寬度大於上隔離區的寬度，所述輕摻雜區的表面濃度小於上隔離區的表面濃度。進一步的，所述輕摻雜區的表面濃度比所述上隔離區的表面濃度低兩個數量級。進一步的，在所述耐高壓器件區域中，所述輕摻雜區與所述集電區的水平距離大於 8 u m0進一步的，在所述耐高壓器件區域中，所述輕摻雜區朝向所述集電區的一側超出所述上隔離區的寬度為0. 5 ii m 2 ii m。進一步的，在所述低壓器件區域中，所述上隔離區與所述集電區的水平距離為3iim 4 ii m,所述上隔離區與所述基區的水平距離為3iim 4iim。進一步的，所述表面輕摻雜層的摻雜濃度高於所述外延層的摻雜濃度。進一步的，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數量級。綜上所述，利用本實用新型所述採用Bipolar低壓工藝實現的器件，在高低壓模塊整合電路設計中，在常規Bipolar 15V及以下低壓工藝平臺上，製造出小面積低壓器件的同時，通過整合高低壓工藝流程，製造出Bipolar低壓工藝中一種耐高壓器件的結構,通過對多個所述Bipolar低壓工藝中耐高壓器件反向串聯，可實現串聯升壓最高達200V的高壓模塊與低壓模塊的整合，並可實現高壓模塊電壓可達IOOV的電路功能，同時滿足高溫可靠性要求。

圖I為本實用新型一實施例中採用Bipolar低壓工藝實現的器件的結構示意圖。圖2為本實用新型一實施例中採用Bipolar低壓工藝實現的器件的製造方法的流程不意圖。
具體實施方式
為使本實用新型的內容更加清楚易懂，以下結合說明書附圖，對本實用新型的內容作進一步說明。當然本實用新型並不局限於該具體實施例，本領域內的技術人員所熟知的一般替換也涵蓋在本實用新型的保護範圍內。其次，本實用新型利用示意圖進行了詳細的表述，在詳述本實用新型實例時，為了便於說明，示意圖不依照一般比例局部放大，不應以此作為對本實用新型的限定。本實用新型的核心思想在於，在耐高壓器件區域中，在環繞所述集電區的上隔離區上形成摻雜濃度低的輕摻雜區，且所述輕摻雜區的寬度大於所述上隔離區的寬度，所述地極引線的寬度大於所述輕摻雜區的寬度，進一步的所述輕摻雜區朝向所述集電區的一側超出所述上隔離區一定寬度，所述地極引線朝向所述集電區的一側超出所述輕摻雜區一定寬度，從而避免器件在高壓工作中大量電荷聚集於上隔離區頂角位置，防止電荷聚集引起的擊穿問題，從而提高了器件的性能。同時，所述第一層間介質層上的氮化矽層與含氮化矽薄膜層的鈍化層結合，能夠有效防止可動離子進入高壓器件結構中的強電場區而造成汙染，以保證此高壓器件的高溫高壓可靠性，此外，通過在所述低壓器件區域的外延層表面和所述耐高壓器件區域中下隔離區外圍的外延層表面形成輕摻雜層，從而縮小了低壓器件區域中下隔離區與低壓器件區域的集電區和基區的水平距離，實現低壓器件區域小面積電晶體製造。圖I為本實用新型一實施例中採用Bipolar低壓工藝實現的器件的結構示意圖。結合上述核心思想及圖1，本實用新型提供一種採用Bipolar低壓工藝實現的器件，採用Bipolar低壓工藝實現的器件包括以下結構半導體襯底100，外延層114，埋層，下隔離區，上隔離區，集電區，基區，發射區，表面輕摻雜層125，第一互連層，第二互連層，輕摻雜區105、地極引線112和氮化矽層100。其中，所述採用Bipolar低壓工藝實現的器件分為低壓器件區域和耐高壓器件區域，所述低壓器件區域和耐高壓器件區域均包括半導體襯底100和外延層114，所述外延層114位於所述半導體襯底100上；在所述低壓器件區域中，具體包括集電區106a、發射區107a、基區108a、埋層102a、上隔離區104a以及下隔離區103a和表面輕摻雜層125 ;所述耐高壓器件區域中，具體包括集電區106b、發射區107b、基區108b、埋層102b、上隔離區104b、下隔離區103b和輕摻雜區105 ;所述低壓器件區域和耐高壓器件區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層109、第一接觸孔121和第一互連線113，與高壓器件區域對應地極引線112和氮化矽層110 ;所述第二互連層包括第二介質層111、第二接觸孔124、第二互連線115和鈍化層116。在本實施例中，所述半導體襯底100選擇P型摻雜的〈111〉晶向矽層，其電阻率範圍在10 Q cm 20 Q cm ;所述外延層114的電阻率範圍I. 35 Q cm I. 65 Q cm,慘雜類型為N型；所述外延層114的厚度範圍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15V及以下的Bipolar工藝平臺匹配。所述表面輕摻雜層125位於所述低壓器件區域的外延層表面和所述耐高壓器件區域中下隔離區外圍的外延層114表面，濃度為1E16 4E16cnT2，所述表面輕摻雜層125的摻雜濃度高於所述外延層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，即高一個數量級，其作用是抑制在所述低壓器件區域中，基區108a和上隔離區104a的橫向擴散，增加基區108a與上隔離區104a之間的有效距離，實現 小面積電晶體製造；同時所述表面輕摻雜層125有利於提高低壓器件雙布一鋁布線寄生場開啟電壓，避免寄生效應影響電晶體正常工作。在所述低壓器件區域中，所述集電區106a、發射區107a和基區108a位於具有所述表面輕摻雜層125的外延層114中，所述發射區107a位於所述基區108a中；所述集電區106a和所述發射區107a的摻雜類型為N型，所述基區108a的摻雜類型為P型。在所述耐高壓器件區域中，所述集電區106b、發射區107b和基區108b位於所述外延層114中，所述發射區107b位於所述基區108b中，所述集電區106b環繞於所述基區108b外圍；所述集電區106b和所述發射區107b的摻雜類型為N型，所述基區108b的摻雜類型為P型。在所述低壓器件區域中，所述埋層102a、下隔離區103a位於與低壓器件區域對應的半導體襯底100和外延層114相接處，所述集電區106a與所述埋層102a相連；所述低壓器件區域的埋層102a的摻雜類型為N型，所述低壓器件區域的下隔離區103a的摻雜類型為P型。在所述耐高壓器件區域中，所述埋層102b、下隔離區103b位於與耐高壓器件區域對應的半導體襯底100和外延層114相接處，所述集電區106b與所述埋層102b相連，所述集電區106b環繞包圍發射區107b、基區108b，可有效防止寄生效應；所述埋層102b的摻雜類型為N型，所述上隔離區103b的摻雜類型為P型。在所述低壓器件區域中，所述上隔離區104a位於所述下隔離區103a上的外延層114中，所述下隔離區103a與上隔離區104a相連；所述上隔離區104a的摻雜類型為P型。在所述耐高壓器件區域中，上隔離區104b位於所述下隔離區103b上的外延層114中，所述下隔離區103b與上隔離區104b相連；所述上隔離區104b的摻雜類型為P型。在所述耐高壓器件區域中，所述輕摻雜區105位於外延層114中的所述上隔離區104b上方，並與所述上隔離區104b相連，所述輕摻雜區105的寬度大於所述上隔離區104b的寬度；所述輕摻雜區105的摻雜類型為N型。所述輕摻雜區105的表面濃度小於耐高壓器件區域的上隔離區104b的表面濃度。所述輕摻雜區105的表面濃度為5E17cnT2 6E17cnT2，所述耐高壓器件區域的上隔離區104b的濃度為lE19cm_2 2E19cm_2，實際所述輕摻雜區105的濃度為所述上隔離區104b的濃度的百分之一以下，即低兩個數量級，在Bipolar低壓工藝中耐高壓器件在高溫高壓條件下工作時，有利於減少表面強電場處的熱載流子注入效應。所述第一互連層位於所述外延層114上，與低壓器件區域對應的所述第一互連層包括第一層間介質層109、第一互連線113，所述第一層間介質層109在所述基區108a、集電區106a以及發射區106a上均形成有若干第一接觸孔121，第 一互連線113通過第一接觸孔121與所述基區108a、集電區106a以及發射區107a相連。與耐高壓器件區域對應的所述第一互連層包括第一層間介質層109、氮化矽層110、第一互連線113和地極引線112，所述第一層間介質層109在所述輕摻雜區105、基區108b、集電區106b以及發射區106b上均形成有若干第一接觸孔121，第一互連線113通過第一接觸孔121與所述基區108b、集電區106b以及發射區107b相連，所述地極引線112通過第一接觸孔121與所述輕摻雜區105相連；所述氮化矽層110位於第一層間介質層109與第一互連線113和地極引線112之間。其中，所述第一層間介質層109的厚度為5000 8000埃，所述氮化矽層110的厚度500 700埃，所述氮化矽層110能夠防止第一互連形成後的工序加工中的可動離子進入高壓器件結構中的強電場區而造成汙染，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。所述第二互連層位於所述第一互連層上，所述第二互連層包括第二層間介質層111、第二互連線115和鈍化層116，在所述第二層間介質層111上形成有若干第二接觸孔124，與低壓器件區域對應的所述第二互連線115通過第二接觸孔124與部分所述第一互連線113相連，以實現雙層布線減少金屬布線面積；與耐高壓區域對應的所述第二互連線115通過第二接觸孔124與所述第一互連線113相連，以實現所述集電區106、發射區107和基區108的電性引出。在所述耐高壓器件區域中，所述集電區106b、發射區107b和基區108b均通過第二互連線115跨過輕摻雜區105引出，第一互連線113到輕摻雜區105之間只有第一層間介質層109和氮化矽層110阻隔，而第二互連線115到輕摻雜區105之間增加了第一互連線113及第二層間介質層111，所述集電區106b、發射區107b和基區108b通過第二互連線115引出，相比於通過第一互連線113引出，能夠進一步減弱所述集電區106b、發射區107b和基區108b引線在加高電壓時的引起的外延表面反型導致高壓工作時表面強電場處的電場強度的問題。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包括氮化矽薄膜層，氮化矽薄膜層能夠有效防止外界可動離子進入高壓器件結構中的強電場區而造成沾汙，保證此高壓器件的高溫可靠性。在本實施例中，在所述耐高壓器件區域中，所述輕摻雜區105與所述集電區106b的水平距離dl大於8iim，較佳的為8iim 15 y m，對應可實現由多個所述耐高壓器件反向串聯升壓達60-200V的高壓模塊，並實現高壓模塊電壓可達30-100V的電路功能。根據距離與耐壓的對應性，具體水平距離大小根據高壓管不同的耐壓需求並結合外延條件選擇，在較佳的實施例中，所述輕摻雜區105與所述集電區106b的水平距離dl為9pm，可實現由多個所述耐高壓器件反向串聯升壓最高達80V的高壓模塊與低壓模塊的整合，並可實現高壓模塊電壓可達35V的電路功能，同時滿足高溫可靠性要求以保證擊穿位置發生在埋層102b左邊與半導體襯底100的交界處，所述輕摻雜區105朝向所述集電區106b的一側超出所述上隔離區104b的寬度d2為0. 5 ii m 2 ii m ;能夠保證工藝波動中仍能滿足集電區106b在上隔離區104b之外，實現隔離PN結表面電場強度最高位置由第一摻雜類型載流子高濃度區轉移到低濃度區，減少熱載流子注入效應；並且，所述地極引線朝向所述集電區的一側超出所述輕摻雜區的寬度d3大於3 ym，所述地極引線到所述集電區距離小於所述集電區到所述輕摻雜區的距離一半，以保證零電位鋁線場版起到降低表面電場強度為原來一半以上，長度過短無法起到降低電場作用。此外，在所述低壓器件區域中，所述上隔離區104a與所述集電區106a的水平距離d4為3iim 4u m,所述上隔離區104a與所述基區108a的水平距離為3 u m 4 u m。所述基區108a、集電區106a和發射區107a由所述第二互連線115或第一互連線113引出。利用本實用新型製造出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計中，在15V及以下低壓工藝平臺上，可實現由多個本實用新型 製造出的耐高壓器件反向串聯升壓最高達200V的高壓模塊與低壓模塊的整合，並可實現高壓模塊電壓可達100V的電路功能，同時滿足高溫可靠性要求。圖2為本實用新型一實施例中採用Bipolar低壓工藝的壓器件的製造方法的流程示意圖。如圖2所示，所述採用Bipolar低壓工藝實現的器件包括低壓器件區域和耐高壓器件區域，所述製造方法包括步驟SOl :提供半導體襯底，在所述半導體襯底和外延層相接處形成埋層和下隔離區，並在所述半導體襯底上形成外延層；步驟S02 :在所述低壓器件區域的外延層表面和所述耐高壓器件區域中下隔離區外圍的外延層表面形成表面輕摻雜層；步驟S03 :在低壓器件區域和耐高壓器件區域的外延層中形成集電區、基區和發射區和上隔離區，所述集電區、基區和發射區位於所述外延層中，所述發射區位於所述基區中，所述集電區與所述埋層相連，所述上隔離區位於所述下隔離區上的外延層中，所述上隔離區與所述下隔離區相連，在所述耐高壓器件區域中，所述集電區環繞於所述基區外圍；步驟S04:在所述耐高壓器件區域的外延層中形成輕摻雜區，所述輕摻雜區位於上隔離區上方的外延層中，所述輕摻雜區與上隔離區相連並向所述基區方向延伸，所述輕摻雜區的寬度大於上隔離區的寬度；步驟S05 :在所述低壓器件區域和耐高壓器件區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層和第一互連線，所述第一層間介質層在所述基區、集電區以及發射區上均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、集電區以及發射區相連，並在所述耐高壓器件區域中形成地極引線和氮化矽層，所述地極引線通過第一接觸孔與所述輕摻雜區相連，在耐高壓器件區域中，所述氮化矽層位於所述第一層間介質層上，所述第一層間介質層在所述上隔離區上還形成有第一接觸孔，所述第一互連層還包括位於第一層間介質層上的氮化矽層；步驟S06 :在耐高壓器件區域的第一層間介質層上形成氮化矽層；步驟S07 :在所述低壓器件區域和耐高壓器件區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層、第二互連線和鈍化層，在所述第二層間介質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，所述鈍化層位於所述第二互連線上，所述耐高壓器件區域中所述基區、集電區和發射區均由所述第二互連線引出，所述低壓器件區域中所述基區、集電區和發射區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域的面積，進而提高器件的集成度。結合核心思想及圖2，並在上述Bipolar低壓工藝中具有低壓器件和耐高壓器件的器件結構基礎上，以下詳細說明採用Bipolar低壓工藝實現的器件的製造方法在所述步驟SOl中，首先提供半導體襯底100，所述半導體襯底100劃分為兩類區域，低壓器件區域和耐高壓器件區域，分別在後續形成低壓器件和耐高壓器件；首先在所述半導體襯底100中分別同時形成低壓器件區域中的下隔離區103a、埋層102a和與耐高壓器件區域中的下隔離區103b和埋層102b ;在所述半導體襯底100上形成外延層114。在所述步驟S02中，在所述低壓器件區域的外延層114表面和所述耐高壓器件區域中下隔離區外圍的外延層114表面形成表面輕摻雜層125，在所述外延層114上採用帶膠 高能量小劑量場注入工藝，以形成表面輕摻雜層125 ；在所述步驟S03中，在所述低壓器件區域的外延層114中形成上隔離區104a、基區108a、集電區106a，在所述耐高壓器件區域的外延層114中形成上隔離區104b、基區I08b集電區106b ;此外，在所述低壓器件區域的外延層114中形成發射區107a，所述發射區107a位於低壓器件區域的基區108a，在所述耐高壓器件區域的外延層114中形成發射區107b對應的發射區107b，所述發射區107b位於所述低壓器件區域的基區108b中。在所述低壓器件區域中，所述集電區106a位於所述外延層114中並與埋層102a相連，所述上隔離區104a位於所述下隔離區103a上；在所述耐高壓器件區域中，所述集電區106b位於所述外延層114中並與埋層102a相連，所述上隔離區104b位於所述下隔離區103b上，其中，所述集電區106b環繞於所述基區108b外圍。在所述步驟S04中，在所述耐高壓器件區域的外延層114中形成輕摻雜區105，所述輕摻雜區105位於所述耐高壓器件區域的上隔離區104b上方，並與所述上隔離區104b相連，所述輕摻雜區105的寬度大於所述上隔離區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層109和第一互連線113 ；在所述低壓器件區域中，所述第一層間介質層109在所述基區108a、集電區106a以及發射區106a上均形成有若干第一接觸孔121，第一互連線113通過第一接觸孔121與所述基區108a、集電區106a以及發射區107a相連；在所述耐高壓器件區域中，還包括氮化矽層110和地極引線112，所述第一層間介質層109在所述輕摻雜區105、基區108b、集電區106b以及發射區106b上均形成有若干第一接觸孔121，第一互連線113通過第一接觸孔121與所述基區108b、集電區106b以及發射區107b相連，所述地極引線112通過第一接觸孔121與所述輕摻雜區105相連，所述氮化矽層110位於第一層間介質層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層111、第二互連線115和鈍化層116 ；在所述低壓器件區域中，在所述第二層間介質層111上形成有若干第二接觸孔124a，所述第二互連線115通過第二接觸孔124a與部分所述第一互連線113相連並將其引出，以實現雙層布線減少金屬布線面積；在所述耐高壓器件區域中，在所述第二層間介質層111上形成有若干第二接觸孔124b，所述第二互連線115通過第二接觸孔124b與所述第一互連線113相連所述集電區106b、發射區107b和基區108b均通過第二互連線115跨過輕摻雜區105引出，由於第二互連線115與第一互連線113存在第二層間介質層111，相比於通過第一互連線113引出，能夠進一步減弱所述集電區106b、發射區107b和基區108b引線在加高電壓時引起的外延表面反型導致高壓工作時表面強電場處的電場強度增加的問題。所述鈍化層116包括氮化矽薄膜層，可有效防止外界可動離子沾汙，保證此高壓器件的高溫可靠性。當然，需要明確的是，所述第一互連層和第二互連層的結構並不限於上述描述，其他能夠實現互連引出的結構均在本實用新型的思想範圍之內。綜上所述，通過所述採用Bipolar低壓工藝實現的器件，在高低壓模塊整合電路設計中，在常規Bipolarl5V及以下低壓工藝平臺上，製造出小面積低壓器件的同時，通過整合高低壓工藝流程，製造出Bipolar低壓工藝中一種耐高壓器件的結構，通過對多個所述Bipolar低壓工藝中耐高壓器件反向串聯，可實現串聯升壓達到200V以上的高壓模塊與低壓模塊的整合，並可實現100V的電路功能，同時滿足了高溫可靠性要求。雖然本實用新型已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本實用新型，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本實用新型的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，因此本實用新型的保護範圍當視權利要求書所界定者為準。
權利要求1.一種採用Bipolar低壓工藝實現的器件，所述採用Bipolar低壓工藝實現的器件包括低壓器件區域和耐高壓器件區域，其特徵在於 所述低壓器件區域和耐高壓器件區域均包括 半導體襯底和位於其上的外延層； 埋層和下隔離區，所述埋層和下隔離區位於所述半導體襯底和外延層相接處； 上隔離區，所述上隔離區位於所述下隔離區上的外延層中，所述上隔離區與所述下隔離區相連； 集電區、基區和發射區，所述集電區、基區和發射區位於所述外延層中，所述發射區位於所述基區中，所述集電區與所述埋層相連； 表面輕摻雜層，所述表面輕摻雜層位於所述低壓器件區域的外延層表面和所述耐高壓器件區域中下隔離區外圍的外延層表面； 所述耐高壓器件區域還包括有輕摻雜區，所述輕摻雜區位於上隔離區的上方的外延層中，所述輕摻雜區與上隔離區相連並向所述基區方向延伸。
2.如權利要求I所述的採用Bipolar低壓工藝實現的器件，其特徵在於，所述採用Bipolar低壓工藝實現的器件還包括 第一互連層，位於所述外延層上，包括第一層間介質層、第一互連線，所述第一層間介質層在所述基區、集電區、發射區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、集電區、發射區相連； 第二互連層，位於所述第一互連層上，包括第二層間介質層、第二互連線和鈍化層，在所述第二層間介質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，所述鈍化層位於所述第二互連線上； 所述耐高壓器件區域還包括有地極引線和氮化矽層，所述地極引線通過第一接觸孔與所述輕摻雜區相連，所述氮化矽層位於所述第一層間介質層上； 在所述耐高壓器件區域中，所述集電區環繞所述基區設置，所述基區、集電區和發射區均由所述第二互連線引出；在所述低壓器件區域中，所述基區、集電區和發射區由所述第二互連線或第一互連線引出。
3.如權利要求2所述的採用Bipolar低壓工藝實現的器件，其特徵在於，所述鈍化層包括氮化娃薄膜層。
4.如權利要求2所述的採用Bipolar低壓工藝實現的器件，其特徵在於，在所述耐高壓器件區域中，所述地極引線朝向所述集電區的一側超出所述輕摻雜區。
5.如權利要求3所述的採用Bipolar低壓工藝實現的器件，其特徵在於，在所述耐高壓器件區域中，所述地極引線朝向所述集電區的一側超出所述輕摻雜區的寬度大於3 ym，所述地極引線到所述集電區的距離小於所述集電區到所述輕摻雜區的距離一半。
6.如權利要求I所述的採用Bipolar低壓工藝實現的器件，其特徵在於，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.如權利要求I所述的採用Bipolar低壓工藝實現的器件，其特徵在於，所述半導體襯底、下隔離區、上隔離區、輕摻雜區和基區的摻雜類型為P型，所述外延層、表面輕摻雜層、埋層、發射區和集電區的摻雜類型為N型。
8.如權利要求I所述的採用Bipolar低壓工藝實現的器件，其特徵在於，所述輕摻雜區的寬度大於上隔離區的寬度，所述輕摻雜區的表面濃度小於上隔離區的表面濃度。
9.如權利要求8所述的採用Bipolar低壓工藝實現的器件，其特徵在於，所述輕摻雜區的表面濃度比所述上隔離區的表面濃度低兩個數量級。
10.如權利要求I所述的採用Bipolar低壓工藝實現的器件，其特徵在於，在所述耐高壓器件區域中，所述輕摻雜區與所述集電區的水平距離大於8 u m。
11.如權利要求I所述的採用Bipolar低壓工藝實現的器件，其特徵在於，在所述耐高壓器件區域中，所述輕摻雜區朝向所述集電區的一側超出所述上隔離區的寬度為0. 5 u m 2 u m0
12.如權利要求I所述的採用Bipolar低壓工藝實現的器件，其特徵在於，在所述低壓器件區域中，所述上隔離區與所述集電區的水平距離為 hm，所述上隔離區與所述基區的水平距離為3 u m 4 u m。
13.如權利要求I所述的採用Bipolar低壓工藝實現的器件，其特徵在於，所述表面輕摻雜層的摻雜濃度高於所述外延層的摻雜濃度。
14.如權利要求13所述的採用Bipolar低壓工藝實現的器件，其特徵在於，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數量級。
專利摘要本實用新型提供一種採用Bipolar低壓工藝實現的器件，通過在耐高壓器件區域中形成輕摻雜區，輕摻雜區朝向所述集電區的一側超出所述上隔離區一定寬度，地極引線朝向所述集電區的一側超出所述輕摻雜區一定寬度，避免了器件在高壓工作中大量電荷聚集於上隔離區頂角位置，防止電荷聚集引起的擊穿問題。耐高壓器件區域的氮化矽層與鈍化層結合，能夠有效防止可動離子進入高壓器件結構中的強電場區而造成汙染，保證此高壓器件的高溫高壓可靠性，通過在所述低壓器件區域的外延層表面和所述耐高壓器件區域中下隔離區外圍的外延層表面形成輕摻雜層，縮小了低壓器件區域中下隔離區與低壓器件區域的集電區和基區的水平距離，提高集成度。
文檔編號H01L29/06GK202513159SQ20122018495
公開日2012年10月31日 申請日期2012年4月26日 優先權日2012年4月26日
發明者張佼佼, 李小鋒, 王鐸, 韓健 申請人: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