[發(fā)明專利]NPN晶體管及形成方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410006924.2
• 申請日: 2014-01-07
• 公開（公告）號: CN103730357A
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發(fā)明（設計）人: 林益梅
• 申請（專利權）人: 上海華虹宏力半導體制造有限公司
• 主分類號: H01L21/331
• 分類號: H01L21/331;H01L21/265;H01L29/73;H01L29/36
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權代理有限公司 11227
• 代理人: 駱蘇華

技術領域

本發(fā)明涉及半導體制造工藝，特別涉及一種NPN晶體管及形成方法。

背景技術

雙極晶體管是目前大規(guī)模集成電路的器件之一，雙極晶體管具有操作速度快、單位芯片面積的輸出電流大、導通電壓變動小等優(yōu)點，通常用于模擬電路的集成電路。

隨著半導體工藝的不斷發(fā)展，集成電路對器件性能的要求也越來越高，對雙極晶體管（例如NPN晶體管）的性能要求也相應的有了提高。

請參考圖1～圖4，為現(xiàn)有技術形成NPN晶體管的剖面結構示意圖。

請參考圖1，提供半導體襯底10，對所述半導體襯底10進行N型離子注入，形成N型摻雜區(qū)11，所述N型摻雜區(qū)11作為NPN晶體管的集電極；

請參考圖2，在所述半導體襯底10表面形成P型外延層12，所述P型外延層12的材料為鍺硅，所述P型外延層12作為NPN晶體管的基極；

請參考圖3，在所述P型外延層12表面形成具有開口14的氧化硅層13，所述開口14暴露出部分P型外延層12；

請參考圖4，在所述開口14內和氧化硅層13表面形成多晶硅層15，在所述多晶硅層15表面形成圖形化的光刻膠層（未圖示），以所述圖形化的光刻膠層為掩膜，對所述多晶硅層15和氧化硅層13進行刻蝕，剩余的多晶硅層15作為NPN晶體管的發(fā)射極。

更多關于NPN晶體管的形成工藝請參考公開號為CN102544079A的中國專利文獻。

但利用現(xiàn)有技術形成的NPN晶體管的β值較小。

發(fā)明內容

本發(fā)明解決的問題是提供一種NPN晶體管及形成方法，所形成的NPN晶體管的β值較大。

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種NPN晶體管的形成方法，包括：提供半導體襯底，在所述半導體襯底內形成N型離子摻雜區(qū)，所述N型離子摻雜區(qū)作為所述NPN晶體管的集電極；在所述半導體襯底和N型離子摻雜區(qū)表面形成P型電極層，所述P型電極層作為所述NPN晶體管的基極；在所述P型電極層表面形成具有開口的絕緣層，所述開口暴露出部分P型電極層表面，在所述開口的側壁形成側墻；在所述開口暴露出的P型電極層表面形成界面氧化層；在所述開口內壁和絕緣層表面形成N型電極層，所述N型電極層作為所述NPN晶體管的發(fā)射極。

可選的，所述界面氧化層的厚度范圍為小于或等于100埃。

可選的，形成所述界面氧化層的具體工藝為原子層沉積工藝、化學氣相沉積工藝、熱氧化工藝或等離子水清洗工藝。

可選的，所述等離子水清洗工藝包括：先利用含氫氟酸的清洗溶液對所述開口暴露出的P型電極層表面進行清洗；再利用去離子水對所述開口暴露出的P型電極層表面進行刷洗，使得所述開口暴露出的P型電極層表面形成界面氧化層。

可選的，所述利用去離子水進行刷洗的時間范圍為5秒～60秒。

可選的，所述含氫氟酸的清洗溶液為HF、NH₄OH和H₂O₂的混合溶液。

本發(fā)明還提供了一種NPN晶體管，包括：半導體襯底，位于所述半導體襯底內的N型離子摻雜區(qū)，所述N型離子摻雜區(qū)作為所述NPN晶體管的集電極；位于所述半導體襯底和N型離子摻雜區(qū)表面的P型電極層，所述P型電極層作為所述NPN晶體管的基極；位于所述P型電極層表面且具有開口的絕緣層，所述開口暴露出部分P型電極層，且所述開口的側壁具有側墻；位于所述開口暴露出的P型電極層表面的界面氧化層；位于所述開口內壁和絕緣層表面的N型電極層，所述N型電極層作為所述NPN晶體管的發(fā)射極。

可選的，所述界面氧化層的厚度范圍為小于或等于100埃。

可選的，所述P型電極層的材料為摻雜有P型雜質離子的鍺硅、單晶硅或多晶硅。

可選的，所述N型電極層的材料為摻雜有N型雜質離子的多晶硅。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的技術方案具有以下優(yōu)點：

本發(fā)明的NPN晶體管在基極和發(fā)射極之間形成界面氧化層，由于基極的空穴到發(fā)射極需要利用隧穿效應穿過所述界面氧化層，且所述界面氧化層會提高勢壘高度，使得空穴穿過所述界面氧化層的數(shù)量隨著界面氧化層的厚度的增加呈指數(shù)級降低，因此通過在基極和發(fā)射極之間形成界面氧化層，可以降低從基極到發(fā)射極的空穴數(shù)量。由于從基極到發(fā)射極的空穴主要來源于基極電流I_B，因此基極電流I_B會大幅降低，但集電極電流I_C變化不大，因此可以提高NPN晶體管的β值。