[其他]利用CMOS工藝制造雙極型晶體管

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 88100466
• 申請(qǐng)日: 1988-01-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN88100466A
• 公開(kāi)（公告）日: 1988-09-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 戴維·斯普萊特;拉吉夫·R·沙漢
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 得克薩斯儀器公司
• 主分類號(hào): H01L21/18
• 分類號(hào): H01L21/18;H01L21/70;H01L29/70
• 代理公司: 上海專利事務(wù)所
• 代理人: 吳淑芳

本發(fā)明總的來(lái)說(shuō)涉及硅半導(dǎo)體工藝過(guò)程，更具體地說(shuō)涉及利用CMOS制造工藝的雙極型晶體管結(jié)構(gòu)的制造。

雙極型晶體管和MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管代表了半導(dǎo)體器件兩種不同的種類，相對(duì)另一方具有各自的優(yōu)點(diǎn)，這些半導(dǎo)體種類的作用和結(jié)構(gòu)向來(lái)不相同，因此，為開(kāi)發(fā)各自的優(yōu)點(diǎn)而經(jīng)歷了不同的發(fā)展道路。例如，雙極型晶體管較適合于大功率、高速度、數(shù)字和模擬系統(tǒng)的應(yīng)用。另一方面，包括可組成CMOS器件的PMOS和NMOS晶體管的MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件，較適合于低功率和高存儲(chǔ)密度系統(tǒng)的應(yīng)用。

雙極型晶體管中少數(shù)和多數(shù)載流子都參與導(dǎo)電，并且，傳統(tǒng)上雙極型晶體管是采用不同于依賴于多數(shù)載流子形成電流的CMOS晶體管電路的方法制造的。另外，因?yàn)殡p極型晶體管的工作特性既依賴于半導(dǎo)體的橫向幾何結(jié)構(gòu)，也依賴于半導(dǎo)體的垂直幾何結(jié)構(gòu)，所以，它的制造方法不同于作為橫向表面層作用器件的CMOS晶體管。

在目前半導(dǎo)體電路大規(guī)模集成的趨勢(shì)下，將雙極型電路和MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管電路集成到一塊芯片上變得有利了。這樣，雙極型晶體管的電流驅(qū)動(dòng)能力可被用來(lái)驅(qū)動(dòng)MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管電路，許多MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管電路就能做在小的晶片面積內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)一種電氣功能。有許多其他的應(yīng)用，其中，MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管和雙極型器件的優(yōu)點(diǎn)被綜合進(jìn)一塊集成電路芯片以提供總的改進(jìn)了的功能。

雙極型電路和MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管電路最初的集合采用傳統(tǒng)工藝步驟做出MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件和雙極型器件。各種類型器件的制造很少共用工藝步驟，這樣，全部工藝變得復(fù)雜、漫長(zhǎng)，成本高并且產(chǎn)量低。由于將雙極型器件和CMOS器件集合在一起更重要了，已經(jīng)作出許多努力改進(jìn)工藝，依靠改進(jìn)的工藝，二種類型器件的不同結(jié)構(gòu)可以同時(shí)制作，因而總的工藝步驟數(shù)量達(dá)到最少，并且不需要折衷各類型器件固有的性能或優(yōu)點(diǎn)，各種工藝就變得一致了。

從前面描述的可以體會(huì)到，需要有一種改進(jìn)了的雙極型晶體管器件，它能由與MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件的工藝步驟高度兼容的工藝步驟制造。與此相聯(lián)系，需要有一種雙極型器件，以及可使一只晶體管占據(jù)更少晶片面積并且具有改進(jìn)性能的雙極型器件制造方法。

根據(jù)本發(fā)明，所揭示出的雙極型器件結(jié)構(gòu)及其制造減少或消除了伴隨相應(yīng)的已有技術(shù)制出的器件和已有的工藝技術(shù)的缺點(diǎn)和不足。按照本發(fā)明，雙極型器件的不同部分與MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件的結(jié)構(gòu)同時(shí)制作。不僅在做出雙極型器件和MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件方面本發(fā)明的工藝步驟達(dá)到最優(yōu)化，而且制造小面積雙極型晶體管也成為可能。

在本發(fā)明推薦方式中，以類似于形成P溝道MOSFET（MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管）器件的半導(dǎo)體阱的方法將雙極型晶體管N阱做在P型襯底中。各個(gè)N阱被傳統(tǒng)硅工藝技術(shù)產(chǎn)生的厚場(chǎng)氧化層或氧化溝所隔開(kāi)。然后在晶片表面生長(zhǎng)薄柵極氧化層，覆蓋雙極型和MOSFET晶體管的阱。再在薄柵極氧化層上淀積一薄層多晶硅。刻出雙極型晶體管N阱的圖案，進(jìn)行離子注入以形成P型本征基區(qū)。在多晶硅薄層和柵極氧化層上開(kāi)出一個(gè)窗口通到本征基區(qū)。在晶片表面淀積一層多晶硅，再進(jìn)行離子注入以形成MOSFET晶體管的柵極導(dǎo)體，和雙極型晶體管的多晶硅發(fā)射極結(jié)構(gòu)。摻雜多晶硅穿過(guò)柵極氧化層窗口與本征基區(qū)接觸。對(duì)柵極和多晶硅發(fā)射極結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步處理，在其上淀積一層二氧化硅（以后稱為氧化硅）絕緣體，并在多晶硅發(fā)射極和柵極結(jié)構(gòu)的表面上朝下各向異性地蝕刻，以形成氧化層側(cè)壁。多晶硅 柵極結(jié)構(gòu)上的側(cè)壁氧化層便利于N溝道MOSFET晶體管中輕摻雜漏區(qū)的形成。而對(duì)于雙極型晶體管，多晶硅發(fā)射極上的側(cè)壁氧化層則減少了將集電區(qū)和非本征基區(qū)與半導(dǎo)體發(fā)射區(qū)隔開(kāi)距離的困難。

晶片表面被加上掩膜，刻出圖形，并進(jìn)行離子注入，以在雙極型晶體管區(qū)域形成N⁺集電區(qū)，和在NMOS晶體管區(qū)域形成源區(qū)和漏區(qū)。以類似的方式處理晶片，形成離子注入的P⁺區(qū)域，這種區(qū)域定出了雙極型晶體管中的非本征半導(dǎo)體基區(qū)，和PMOS晶體管中相應(yīng)的源區(qū)和漏區(qū)。MOSFET器件的源區(qū)和漏區(qū)自動(dòng)與相應(yīng)的柵極導(dǎo)體排成一線，而雙極型器件的集電極和非本征基極則自動(dòng)和多晶硅發(fā)射極對(duì)齊。

按照MOSFET制造工藝，源極、漏極和柵極導(dǎo)體結(jié)構(gòu)和雙極型晶體管的非本征基極、集電極和多晶硅發(fā)射極一起被硅化。在晶片處理過(guò)程中，晶片的溫度被充分提高，以驅(qū)使多晶硅發(fā)射極內(nèi)的N型雜質(zhì)通過(guò)柵極氧化層窗口進(jìn)入基區(qū)。由此形成了埋藏發(fā)射區(qū)。其后的隔離、布線和鈍化工藝過(guò)程旨在將不同的晶體管結(jié)構(gòu)連在一起并保護(hù)做好的晶片不受環(huán)境影響。