[發(fā)明專利]雙極型三極管的制造方法及結(jié)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410837408.4
• 申請日: 2014-12-24
• 公開（公告）號: CN104465372A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳曦;史稼峰;周正良
• 申請（專利權(quán)）人: 上海華虹宏力半導(dǎo)體制造有限公司
• 主分類號: H01L21/331
• 分類號: H01L21/331;H01L21/265;H01L29/73
• 代理公司: 上海浦一知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31211
• 代理人: 郭四華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體集成電路制造領(lǐng)域，特別是涉及一種雙極型三極管的制造方法；本發(fā)明還涉及一種雙極型三極管。

背景技術(shù)

常規(guī)射頻應(yīng)用的雙極型三極管要求在一定的集電區(qū)和發(fā)射區(qū)的擊穿電壓(BVCEO)下有盡可能高的截止頻率，主要影響截止頻率的是基區(qū)及基區(qū)-集電區(qū)結(jié)形成的耗盡區(qū)的渡越時間。截止頻率與渡越時間成反比，而渡越時間正比于基區(qū)及結(jié)耗盡區(qū)的寬度。結(jié)耗盡區(qū)寬度又與發(fā)射極到集電極的擊穿電壓成正比。所以，為在相同的擊穿電壓下得到更高的截止頻率，需要基區(qū)寬度越窄越好。同時，發(fā)射區(qū)-基區(qū)結(jié)也需要較淺，以符合高頻要求。

功率器件的要求則有所不同，需要有足夠的功率增益。功率增益除了與截止頻率成正比外，還與基區(qū)電阻及基區(qū)-集電區(qū)結(jié)電容成反比。所以降低基區(qū)電阻及基區(qū)-集電區(qū)結(jié)電容是得到高增益的關(guān)鍵。另外，為得到高輸出功率，功率管面積都很大，而發(fā)射區(qū)-基區(qū)都是重摻雜的，與器件面積成正比的隧穿漏電而非結(jié)的雪崩效應(yīng)決定了器件的發(fā)射區(qū)-基區(qū)結(jié)的擊穿電壓，而較低的發(fā)射區(qū)-基區(qū)結(jié)的擊穿電壓會引起較高的漏電流。由上可知，現(xiàn)有技術(shù)中當(dāng)發(fā)射區(qū)-基區(qū)都是重摻雜時，發(fā)射區(qū)-基區(qū)結(jié)的擊穿電壓降低，容易造成發(fā)射極和基極間的隧穿漏電增加，使得整個器件的集電區(qū)和發(fā)射區(qū)的擊穿電壓降低，所以如何解決這些問題是功率器件實現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用的關(guān)鍵。

如圖1所示，是現(xiàn)有雙極型三極管的制造方法的流程圖；現(xiàn)有方法包括步驟：

步驟一、在N型重摻雜的基板上生長N型輕摻雜的外延層，由所述外延層形成雙極型三極管的集電區(qū)。

步驟二、進行本征基區(qū)的P型離子注入。

步驟三、淀積發(fā)射極窗口介質(zhì)層并光刻刻蝕形成發(fā)射極窗口。

步驟四、以發(fā)射極窗口為掩膜進行N型離子注入形成發(fā)射區(qū)的注入?yún)^(qū)。

步驟五、淀積發(fā)射極多晶硅并進行N型重摻雜。

步驟六、對發(fā)射極多晶硅進行光刻刻蝕，刻蝕后發(fā)射極多晶硅的頂部向發(fā)射極窗口外部延伸一定距離，由刻蝕后的發(fā)射極多晶硅和底部的注入?yún)^(qū)疊加形成發(fā)射區(qū)。

步驟七、進行P型離子注入形成外基區(qū)，外基區(qū)和發(fā)射極多晶硅自對準，外基區(qū)和本征基區(qū)相接觸形成基區(qū)。

步驟八、進行一次爐管退火推進和一次快速熱退火。

之后，進行正面金屬硅化以及形成接觸孔和正面金屬，引出基極和發(fā)射極。形成背面金屬引出集電極。

現(xiàn)有方法中，由于外基區(qū)和發(fā)射極多晶硅都是重摻雜，在進行步驟八的爐管退火之后，外基區(qū)和發(fā)射極多晶硅都是重摻雜雜質(zhì)將會推進到發(fā)射區(qū)和基區(qū)形成的PN結(jié)區(qū)域中，從而使的發(fā)射區(qū)和基區(qū)都為重摻雜并形成為突變結(jié)，這使得發(fā)射區(qū)-基區(qū)結(jié)的擊穿電壓降低，容易造成發(fā)射極和基極間的隧穿漏電增加，使得整個器件的發(fā)射極到集電極的擊穿電壓降低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種雙極型三極管的制造方法，能保證發(fā)射區(qū)和基區(qū)都是重摻雜的條件下使發(fā)射區(qū)和基區(qū)之間形成一緩變PN結(jié)，能提高發(fā)射區(qū)-基區(qū)結(jié)的擊穿電壓，從而降低發(fā)射區(qū)和基區(qū)間的隧穿漏電，提高整個器件的集電區(qū)和發(fā)射區(qū)的擊穿電壓，且工藝成本低，能使器件的截止頻率和功率增益保持較高值。為此，本發(fā)明還提供一種雙極型三極管。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的雙極型三極管的制造方法包括如下步驟：

步驟一、在基板上生長N型輕摻雜的外延層，由所述外延層形成雙極型三極管的集電區(qū)。

步驟二、進行第一次P型離子注入形成本征基區(qū)，通過調(diào)節(jié)所述第一次P型離子注入的注入能量調(diào)節(jié)所述本征基區(qū)的深度并使所述本征基區(qū)和所述外延層的頂部表面相隔一定距離，由該距離定義出所述雙極型三極管的發(fā)射極和基極形成的緩變結(jié)寬度。

步驟三、淀積發(fā)射極窗口介質(zhì)層并采用光刻刻蝕工藝對所述發(fā)射極窗口介質(zhì)層進行刻蝕形成由所述發(fā)射極窗口介質(zhì)層圍成的發(fā)射極窗口，所述發(fā)射極窗口位于所述本征基區(qū)上方并定義出發(fā)射區(qū)和所述本征基區(qū)的接觸區(qū)域。

步驟四、以所述發(fā)射極窗口為掩膜進行第一次N型離子注入形成第一N型注入?yún)^(qū)，所述第一N型注入?yún)^(qū)位于所述本征基區(qū)頂部的所述外延層中。

步驟五、進行爐管退火推進，該爐管退火推進使所述第一N型注入?yún)^(qū)和所述本征基區(qū)的雜質(zhì)擴散并激活并相互接觸形成所述緩變結(jié)。

步驟六、淀積發(fā)射極多晶硅，采用在位摻雜工藝或離子注入工藝摻雜對所述發(fā)射極多晶硅進行N型重摻雜。