[發明專利]一種雙極型晶體管的制作方法

有效

• 申請號: 201010235727.X
• 申請日: 2010-07-23
• 公開（公告）號: CN101916725A
• 公開（公告）日: 2010-12-15
• 發明（設計）人: 吳小利
• 申請（專利權）人: 上海宏力半導體制造有限公司
• 主分類號: H01L21/331
• 分類號: H01L21/331;H01L21/266
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 鄭瑋

技術領域

本發明涉及半導體器件制造領域，尤其涉及一種雙極型晶體管的制作方法。

背景技術

雙極晶體管是構成現代大規模集成電路的器件結構之一，雙極晶體管優點在于操作速度快、單位芯片面積的輸出電流大、導通電壓變動小，適于制作模擬電路。

隨著半導體工藝的不斷發展，對器件性能要求越來越高，對晶體管(例如雙極型晶體管)的性能要求也相應提高。

對于雙極型晶體管來說，集電極-基極反向擊穿電壓和特征頻率是兩個比較重要的參數，這兩個參數相互平衡。集電極-基極反向擊穿電壓，該電壓是指當晶體管發射極開路時，其集電極與基極之間的最大允許反向電壓，用VCBO或BVCBO表示；晶體管的工作頻率超過截止頻率fβ或fα時，其電流放大系數β值將隨著頻率的升高而下降，特征頻率是指β值降為1時晶體管的工作頻率，特征頻率用fT表示，通常將特征頻率fT小于或等于3MHZ的晶體管稱為低頻管，將特征頻率fT大于或等于30MHZ的晶體管稱為高頻管，將特征頻率fT大于3MHZ、小于30MHZ的晶體管稱為中頻管。

現有晶體管結構請參考圖1，圖1為采用平面工藝制成的NPN型硅材料晶體管的結構示意圖，位于中間層的P區稱為基區12，它很薄且雜質濃度很低，其材料為鍺硅；位于上層的N區是發射區13，摻雜濃度很高，通過刻蝕出的接觸孔和基區12相連形成PN結，該PN結稱為發射結14；位于下層所占面積最大的N區為集電區10，集電區內設置有兩個隔離溝槽11，集電區10和基區12之間的PN結稱為集電結15。

相應的形成晶體管的工藝如下：提供一襯底，在襯底內進行離子注入并擴散，用作集電區；在集電區內刻蝕兩個淺溝槽并用氧化物填充，形成隔離區域；在集電區上，兩個淺溝槽之間，生長鍺硅層，并進行外延，形成P型外延層，鍺硅層以及其外延層作為基區；在基區上形成氧化層，在氧化層上旋涂第一光刻膠層，經過光刻工藝后，在第一光刻膠層上定義出接觸孔圖形；以第一光刻膠層為掩膜，沿接觸孔圖形刻蝕氧化層至露出P型外延層，形成接觸孔；去除第一光刻膠層后，用化學氣相沉積法形成填充滿接觸孔且覆氧化層表面的多晶硅層；平坦化多晶硅層，使其表面平整后，在多晶硅層上形成第二光刻膠層，經過曝光顯影工藝后，定義出發射極圖形；以第二光刻膠層為掩膜，沿發射極圖形刻蝕多晶硅層和氧化層，形成發射極；以發射區為掩膜，向基區內注入離子并進行擴散工藝，形成摻雜區。

由于在晶體管制作工藝過程中，基區的摻雜是以發射區為掩膜進行離子注入后退火擴散處理的，基區和集電區之間形成的集電結15如圖1中所示，并非水平的形狀，在應用過程中，對集電極施加較高的電壓而基區電壓保持0的情況下，電場會在集電結彎曲的位置集中，而造成器件的過早擊穿，容易發生擊穿，因此，該晶體管的集電極-基極反向擊穿電壓不高，晶體管容易被擊穿。現有技術中為了避免晶體管被擊穿，采用降低集電區摻雜濃度的方法以減少電場，但是，這又引出了新的問題。集電區濃度太低，電流升高時容易產生基區展寬效應，即Kirk效應，基區展寬效應可以造成一下影響：1.使基區空間體積增大，導致存儲少子電荷數量增加，開關速度下降；2.使電流放大系數b下降，導致工作電流受到限制(Kirk效應是造成BJT在大電流時電流放大系數b下降的主要原因，當電流放大系數b下降到一半時的集電極電流即定為晶體管的最大工作電流)；3.使少子渡越基區的時間增長，器件頻率特性變差(Kirk效應是造成晶體管在大電流時特征頻率fT下降的主要原因)。總之，Kirk效應對于晶體管的高頻功率性能有著很大的不良影響，不利于晶體管性能的提高。

發明內容

本發明解決的問題是提供一種晶體管的制造方法，在晶體管的特征頻率相對不變的前提下，提高晶體管集電極-基極反向擊穿電壓。

為了實現上述目的，本發明提供一種雙極型晶體管的制作方法，包括以下步驟：制作集電區；在所述集電區上制作基區；在所述基區上制作發射區；以所述發射區為掩膜，對所述基區進行第一次離子注入，在所述基區內形成第一摻雜區；所述制作方法還包括：以所述發射區為掩膜，對所述基區進行第二次離子注入，使得所注入的離子進入集電區，進行擴散工藝，在所述集電區內形成第二摻雜區，所述第二次離子注入的能量范圍為100KeV至150KeV，劑量范圍為3e12cm^-2至1e13cm^-2。

可選的，所述第一次離子注入的次數的能量范圍為5KeV至10KeV，劑量范圍為1e15cm^-2至3e15cm^-2。

可選的，所述基區的厚度范圍為700埃至1000埃。