[發明專利]采用磷埋技術的薄外延的集成注入邏輯的制作工藝

有效

• 申請號: 200810025560.7
• 申請日: 2008-04-29
• 公開（公告）號: CN101276785A
• 公開（公告）日: 2008-10-01
• 發明（設計）人: 聶衛東;易法友;陳東勤
• 申請（專利權）人: 無錫友達電子有限公司
• 主分類號: H01L21/8222
• 分類號: H01L21/8222;H01L21/331;H01L21/76
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司
• 代理人: 葉連生

技術領域

本發明是一種用于制造兼容常規薄外延淺基區結的集成注入邏輯(I²L)工藝方法，屬于半導體集成技術領域。

背景技術

隨著電子技術的不斷發展和進步，集成電路的低電壓使用越來越廣泛。隨之促進半導體制造技術的不斷發展，雙極半導體技術(Bipolar)的外延越來越薄，基區結深也越來越淺。現在已經出現了較多的雙極技術與互補金屬氧化物半導體(CMOS)集成在同一個工藝平臺生產的BICMOS工藝平臺。用雙極器件進行模擬信號的處理，用互補金屬氧化物器件做數字信號的處理。但是BICMOS工藝平臺工序要比常規的雙極工藝復雜很多，成本要高出兩倍以上。對于很多普通的電路，其中數字信號不是很多，采用復雜高成本的BICMOS工藝平臺就很不合理了。如果采用常規的雙極工藝中兼容的集成注入邏輯(I²L)就很合理了。

目前這種雙極工藝中兼容的集成注入邏輯(I²L)的制作技術在厚外延(外延大于5uM)，深基區結深(大于1uM結深)的情況下，已經發展的比較成熟了。前面已經提到的一樣，隨著電壓的不斷降低，現在的外延已經大多減薄到了4uM左右，在這樣薄的外延條件下，基區結深也相應的變淺為0.8um，雙極工藝中兼容的制作集成注入邏輯(I²L)就變得很困難。沿用以前厚外延條件下的加工技術改變成的常規薄外延淺結工藝制作出來I²L，要么放大太小，小電流下測試也只有幾倍；要么耐壓太低，只能做到1.5伏特(V)左右。放大和耐壓很難平衡，而且就算是達到最佳平衡，放大也只能到2-8(100uA下測試)，耐壓1.5V，并且不是很穩定，每次加工出來的重復性不是很好，很不適合大量量產。

發明內容

技術問題：本發明的目的是提供一種4uM左右(可適用于3.5uM到5uM外延條件)外延條件下，制作雙極工藝中兼容的高性能集成注入邏輯(I²L)的制作技術的半導體加工工藝。該工藝在不增加光刻版和退火過程的前提下，通過增加一次光刻與注入，在雙極工藝中制作高性能集成注入邏輯(I²L)。具有成本低，性能高，制成控制簡單的優點。

技術方案：從版圖上來看，I²L的版圖設計同厚外延深基區條件下的版圖。中間是發射區(N+)做的集電極，P型的阱(PWELL)做基區，外圍是深磷(DN)加發射區做發射極。整個區域下面是銻埋層區。這種版圖設計在厚外延深基區結深條下，很容易實現。當外延減薄到4uM左右條件時，按照常規的銻埋薄外延淺結工藝制作的I²L性能變得很差，而且很不穩定，器件結構圖如圖一。常規的銻埋薄外延淺結工藝流程如圖二。本發明通過用PWELL版，在外延前做一次額為地磷埋層注入，提高發射區濃度，大大提高了I²L的性能。采用磷埋技術的薄外延淺結集成注入邏輯的制作工藝不增加光刻版和退火過程的。僅增加一次光刻與注入。

本發明采用磷埋技術的薄外延淺結集成注入邏輯工藝制作I²L的材料片為P型<100>晶向，電阻率為10～20Ω·cm，工藝流程如圖三所示(以4uM外延為例)，

方法具體如下流程，相關工藝參數：

a.投料：P型，晶向<100>，

b.銻埋光刻、腐蝕；刻出I²L區域的銻埋窗口，

c.銻埋注入：注入能量60KeV，注入劑量2.6E15；雜質為銻，將I²L區域注入銻，

d.銻埋退火：退火條件為1200℃，300分鐘N₂+120分鐘O₂，

e.磷埋光刻、腐蝕；刻出I²L區域的磷埋窗口，此處采用I²L的P阱版，

f.磷埋注入：注入能量120KeV，注入劑量4E14；雜質為磷，將I²L的P阱正下方的區域注入磷，

g.硼埋光刻、注入：注入區域為外圍用來形成隔離的區域，

h.硼埋退火：退火條件1200℃30分鐘N₂，

i.外延：N型外延，厚度4μm，電阻率0.7Ω·cm，

j.P阱光刻、注入：注入區域為I²L的基區，注入能量為150KeV，劑量為4.5E12，雜質為硼，此注入形成I²L的基區，