懸浮集電極pnp集成電路晶體管及其制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)，具體地說是一種懸浮集電極PNP集成電路晶體管及其制 作方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在常規(guī)雙極型集成電路設(shè)計(jì)中，PNP管一般分為兩類：橫向PNP管（即LPNP管） 和縱向PNP管（即VPNP管），其中縱向PNP管又可分為兩類：襯底集電極PNP管（即SPNP 管）和懸浮集電極PNP管（即FPNP管）。這三種PNP管各有其特點(diǎn)：
[0003] LPNP管應(yīng)用廣泛，它的制作可與普通的NPN管同時(shí)進(jìn)行，不需要任何附加工序；但 存在電流增益低，大電流特性差、頻率特性差等缺點(diǎn)；
[0004] SPNP管的大電流特性和頻率特性較LPNP管好，但集電極串聯(lián)電阻大，基區(qū)電導(dǎo) 調(diào)制效應(yīng)顯著；并且由于其集電極在電路中總是處于最低電位，使它的應(yīng)用場(chǎng)合受到了限 制；
[0005] FPNP管與SPNP管相比，集電極串聯(lián)電阻小，電流增益大，基區(qū)電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)小，集 電極電位可任意選擇，應(yīng)用比較靈活。但工藝復(fù)雜，需要增加工序，并且版圖上占用面積大。
[0006] 圖1與圖2是常規(guī)單外延帶FPNP管雙極型集成電路的縱向結(jié)構(gòu)示意圖。
[0007] 圖1示出了常規(guī)單外延雙極型集成電路中NPN管的縱向結(jié)構(gòu)。請(qǐng)參考圖1，NPN管 110包括上隔離111、下隔離112、集電極113、集電極深磷114、基極115、外延層116、N型埋 層117、發(fā)射極118。
[0008] 圖2示出了常規(guī)單外延雙極型集成電路中FPNP管的縱向結(jié)構(gòu)。請(qǐng)參考圖2，F(xiàn)PNP 管120包括上隔離121、下隔離122、集電極123、集電極上隔離124、基極125、外延層126、 N型埋層127、發(fā)射極128、集電極P型埋層129。
[0009] 該常規(guī)單外延帶FPNP管雙極型集成電路的制造流程，分為以下幾步：
[0010] 1、在P型襯底100上做N型埋層，包括N型埋層117和N型埋層127 ;
[0011] 2、做P型埋層，P型埋層分為兩部分：一部分是下隔離112和下隔離122,做在N型 埋層117和N型埋層127四周的P型襯底100上；另一部分是集電極P型埋層129,做在N 型埋層127上；
[0012] 3、做外延層 116、126 ;
[0013] 4、做上隔離，包括上隔離111、上隔離121和集電極上隔離124 ;
[0014] 5、做集電極深磷114;
[0015] 6、做P+擴(kuò)散區(qū)，包括基極115和發(fā)射極128。
[0016] 7、做N+擴(kuò)散區(qū)，包括發(fā)射極118、集電極123和基極125。
[0017] 上述常規(guī)單外延帶FPNP管雙極型集成電路的制造工藝中，是直接在N+埋層上做P 埋來形成FPNP管的集電極，再用P型上隔離引出到表面。這種做法工藝實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，不需增 加額外的光刻層次；但最大的缺點(diǎn)是P埋濃度淡、厚度薄，導(dǎo)致FPNP管的集電極串聯(lián)電阻和 飽和壓降大，極大地影響了大電流輸出能力。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0018] 本發(fā)明針對(duì)上述問題，提供一種懸浮集電極PNP集成電路晶體管及其制作方法， 該晶體管可增大P埋的濃度和厚度，降低集電極串聯(lián)電阻和飽和壓降，增強(qiáng)大電流輸出能 力。
[0019] 按照本發(fā)明的技術(shù)方案：一種懸浮集電極PNP集成電路晶體管，包括P型襯底、集 電極、基極及發(fā)射極；在所述P型襯底上方依次形成有第一外延層與第二外延層；所述P型 襯底中設(shè)有N型埋層，所述N型埋層上方的所述第一外延層和第二外延層中依次設(shè)有集電 極P型埋層和集電極上隔離；所述N型埋層四周上方的所述第一外延層和第二外延層中依 次設(shè)有P型下隔離和P型上隔離；第一 P+擴(kuò)散區(qū)設(shè)在所述集電極上隔離中，作為集電極；N+ 擴(kuò)散區(qū)設(shè)在所述集電極上隔離和所述集電極P型埋層共同圍起來的所述第二外延層中，呈 環(huán)狀分布，作為基極；第二P+擴(kuò)散區(qū)設(shè)在所述N+擴(kuò)散區(qū)圍起來的所述第二外延層中，作為 發(fā)射極。
[0020] 進(jìn)一步地，所述第一外延層與所述第二外延層有相同的電阻率。
[0021] 進(jìn)一步地，所述第一外延層的厚度薄于所述第二外延層的厚度。
[0022] 進(jìn)一步地，所述第一外延層的厚度是所述第二外延層的厚度的一半。
[0023] 進(jìn)一步地，所述第一 P+擴(kuò)散區(qū)、所述N+擴(kuò)散區(qū)及所述第二P+擴(kuò)散區(qū)上分別布置 有接觸孔。
[0024] -種懸浮集電極PNP集成電路晶體管的制作方法，包括以下步驟：
[0025] 提供P型襯底，在P型襯底上形成N型埋層；
[0026] 在P型襯底上形成第一外延層；
[0027] 形成P型埋層，P型埋層分為兩部分：一部分形成在N型埋層四周上方的第一外延 層中，作為P型下隔離；另一部分形成在N型埋層上方的第一外延層中，作為集電極P型埋 層；
[0028] 在第一外延層上形成第二外延層，在第二外延層中形成有P型上隔離和集電極上 隔離；
[0029] 在第二外延層中形成第一 P+擴(kuò)散區(qū)與第二P+擴(kuò)散區(qū)，作為發(fā)射極和集電極；
[0030] 在第二外延層中形成N+擴(kuò)散區(qū)，作為基極。
[0031] 進(jìn)一步地，在所述第一 P+擴(kuò)散區(qū)、所述第二P+擴(kuò)散區(qū)和所述N+擴(kuò)散區(qū)上分別制 作接觸孔。
[0032] 本發(fā)明的技術(shù)效果在于：本發(fā)明中的FPNP晶體管，集電極由布置在N型埋層上方 的第一外延層上的P型埋層和布置在P型埋層上方第二外延層上呈環(huán)狀分布的上隔離共同 組成，因此，集電極P埋濃度高、厚度厚，能大大降低集電極串聯(lián)電阻，從而降低飽和壓降， 這可以在大功率應(yīng)用中提高集成電路的電流輸出能力。
【附圖說明】
[0033] 圖1為常規(guī)單外延雙極型集成電路中NPN管的縱向結(jié)構(gòu)圖。
[0034] 圖2為常規(guī)單外延雙極型集成電路中FPNP管的縱向結(jié)構(gòu)圖。
[0035] 圖3為本發(fā)明中的雙外延雙極型集成電路中NPN管的縱向結(jié)構(gòu)圖。
[0036] 圖4為本發(fā)明中的雙外延雙極型集成電路中FPNP管的縱向結(jié)構(gòu)圖。
[0037] 圖5為圖4中的FPNP管的布線圖示意圖。
[0038] 圖6為單外延FPNP管和雙外延FPNP管的飽和壓降曲線對(duì)比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039] 為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實(shí) 施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0040] 圖3示出了雙外延雙極型集成電路中NPN管的縱向結(jié)構(gòu)。請(qǐng)參考圖3，NPN管210 包括P型上隔離211、P型下隔離212、集電極213、集電極深磷214、基極215、P型襯底200、 第一外延層219、第二外延層216、N型埋層217、發(fā)射極218。
[0041] 圖4示出了雙外延雙極型集成電路中FPNP管的縱向結(jié)構(gòu)。請(qǐng)參考圖4, FPNP管 220包括P型上隔離221、P型下隔離222、集電極223、集電極上隔離224、基極225、P型襯 底200、第一外延層231、第二外延層226、N型埋層227、發(fā)射極228、集電極P型埋層229。
[0042] 如圖4、圖5所示，是一種懸浮集電極PNP集成電路晶體管的具體實(shí)施例。在P型 襯底200上依次設(shè)有有N型的第一外延層231與第二外延層226 ;P型襯底200中設(shè)置有N 型埋層227, N型埋層227上方的第一外延層231中設(shè)置有集電極P型埋層229,集電極P型 埋層229上方的第二外延層226中布置有集電極上隔離224, N型埋層227四周的第一外延 層231中設(shè)置有P型下隔離222, P型下隔離222上方的第二外延層226中布置有P型上隔 離221 ;第一 P+擴(kuò)散區(qū)234布置在集電極上隔離224中，作為集電極223 ;N+擴(kuò)散區(qū)232布 置在集電極上隔離224和集電極P型埋層229共同圍起來的第二外延層226中，呈環(huán)狀分 布，作為基極225 ;第二P+擴(kuò)散區(qū)233布置在環(huán)形N+擴(kuò)散區(qū)232圍起來的第二外延層226 中，作為發(fā)射極228