專利名稱：嵌入式外延外基區(qū)雙極晶體管制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種雙極晶體管的制作方法，尤其涉及一種低成本的嵌入式外延外基區(qū)雙極晶體管制作方法。
背景技術(shù)：
嵌入式外延外基區(qū)雙極晶體管由于很好的克服了 TED(Transient enhanceddiffusion)瞬時增強擴散效應(yīng)在傳統(tǒng)的雙極晶體管的性能上有很大的提高。 嵌入式外延外基區(qū)雙極晶體管，至少包括集電區(qū)、位于集電區(qū)上的基區(qū)、外基區(qū)、位于基區(qū)上的發(fā)射極以及所述發(fā)射極兩側(cè)的側(cè)墻；外基區(qū)采用摻雜選擇性外延工藝生長而成，且嵌入在所述集電區(qū)內(nèi)。制作方法包括以下步驟I :制備第一摻雜類型的集電區(qū)；2 :在集電區(qū)上制備第二摻雜的基區(qū)；3 :在基區(qū)上依次制備第一介質(zhì)；4 :光刻、刻蝕去除所述第一介質(zhì)的裸露部分形成犧牲發(fā)射極；5 :刻蝕未被犧牲發(fā)射極覆蓋的基區(qū)，刻蝕厚度大于基區(qū)的厚度；6 :在刻蝕所得的機構(gòu)上制備第二摻雜類型的外基區(qū)；7 :淀積第二介質(zhì)層形成平坦表面，暴露犧牲發(fā)射極的上表面；8 :去除部分表層犧牲發(fā)射極，得到窗口 ；9 :在所述窗口的內(nèi)側(cè)壁制備內(nèi)側(cè)墻結(jié)構(gòu)；10 :去除未被內(nèi)側(cè)墻覆蓋的犧牲發(fā)射極；11 :淀積多晶層；12 :去除步驟10和步驟7中第二介質(zhì)層的邊緣部分，形成發(fā)射極；13 :在外基區(qū)和發(fā)射極表面淀積金屬，形成金屬氧化物；14 :在所得結(jié)構(gòu)上制備觸孔、引出發(fā)射極電極和基區(qū)電極。采用上述方法可以制作上述嵌入式外延外基區(qū)雙極晶體管，但是操作步驟多且較為繁瑣，相應(yīng)的降低了生產(chǎn)效率，提高了生成成本。

發(fā)明內(nèi)容
為克服上述問題，本發(fā)明提供一種生產(chǎn)效率高，生成成本低的嵌入式外延外基區(qū)雙極晶體管制備方法。為達(dá)上述目的，本發(fā)明嵌入式外延外基區(qū)雙極晶體管制備方法包括以下具體步驟I :制備第一摻雜類型的集電區(qū)；2 :在集電區(qū)上制備第二摻雜的基區(qū)；3 :在基區(qū)上制備介質(zhì)層；
4 :在所述介質(zhì)層上光刻、刻蝕出發(fā)射極窗口 ；5 :在所述發(fā)射極窗口內(nèi)淀積并平坦化多晶；6 :在所述多晶表面形成一多晶表面氧化層；7 :腐蝕掉所述介質(zhì)層；8 :制作所述多晶以及所述多晶表面氧化層的側(cè)墻；9 :以所述側(cè)墻以及所述多晶表面氧化層為掩體，刻蝕基區(qū)以及集電區(qū)；10:在被蝕刻后的基區(qū)和集電區(qū)上通過原位摻雜選擇性外延制備第二摻雜類型的外基區(qū)；
11 :在上述結(jié)構(gòu)上制備觸孔，引出發(fā)射極電極和集區(qū)電極。進一步地，所述步驟6采用高壓氧化工藝制備所述多晶表面氧化層。進一步地,所述步驟5平坦化多晶的方法為CMP化學(xué)機械拋光法或etch-back凹蝕。進一步地，所述介質(zhì)層為復(fù)合介質(zhì)層；所述復(fù)合介質(zhì)層包括淀積所述基區(qū)表面的氧化硅層以及淀積所述氧化硅層的氮化硅層。進一步地，所述側(cè)墻由氧化硅構(gòu)成或氮化硅構(gòu)成。進一步地，所述步驟9中采用鉆刻刻蝕所述基區(qū)以及所述集電區(qū)位于所述發(fā)射極下方部分；其中，所述發(fā)射極下方保留部分所述基區(qū)以及所述集電區(qū)。本發(fā)明嵌入式外延外基區(qū)雙極晶體管制備方法的有益效果本發(fā)明嵌入式外延外基區(qū)雙極晶體管制備方法，調(diào)整了制作步驟的順序，優(yōu)先制備發(fā)射極窗口，再在發(fā)射極窗口內(nèi)通過淀積多晶、制作多晶表面氧化層，代替了以往方法中采用犧牲發(fā)射極逐步形成發(fā)射極，減少了步驟(如傳統(tǒng)方法中第二介質(zhì)的淀積以及腐蝕等步驟)，并且步驟的繁瑣度也相對降低了(如在窗口的內(nèi)側(cè)壁制備內(nèi)側(cè)墻結(jié)構(gòu))，從而提高了生成效益，同時節(jié)省了生產(chǎn)成本。


圖I-圖7是本發(fā)明實施例一所述的嵌入式外延外基區(qū)雙極晶體管的制備方示意圖；圖8-圖9是本發(fā)明實施例例四所述的嵌入式外延外基區(qū)雙極晶體管的制備方法示意圖；圖10是本發(fā)明實施例一所述的嵌入式外延外基區(qū)雙極晶體管的制備方法的流程圖。
具體實施例方式下面結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明做進一步的描述。實施例一如圖I-圖8所示，本實施例嵌入式外延外基區(qū)雙極晶體管制備方法包括以下具體步驟I :制備第一摻雜類型的集電區(qū)I ;
2 :在集電區(qū)上制備第二摻雜的基區(qū)2 ；3 :在基區(qū)上制備介質(zhì)層；在本實施例中所述介質(zhì)層優(yōu)選復(fù)合介質(zhì)包括位于所述基區(qū)上的氧化硅層31以及淀積所述氧化硅層31的氮化硅層32 ;在具體的制作過程中所述氧化層31較薄，方便后續(xù)的腐蝕步驟；4 :在所述介質(zhì)層上光刻、刻蝕出發(fā)射極窗口 4 ；5 :在所述發(fā)射極窗口 4內(nèi)淀積并平坦化多晶5 ；6 :在所述多晶5表面形成一多晶表面氧化層6 ；7 :腐蝕掉所述介質(zhì)層；8 :制作所述多晶5以及所述多晶表面氧化層6的側(cè)墻7 ； 9 :以所述側(cè)墻7以及所述多晶表面氧化層6為掩體，刻蝕基區(qū)2以及集電區(qū)I ;10 :被蝕刻后的基區(qū)2和集電區(qū)I基礎(chǔ)上通過原位摻雜選擇性外延制備第二摻雜類型的外基區(qū)8 ；11 :在上述結(jié)構(gòu)上制備觸孔，引出發(fā)射極電極和集區(qū)電極。在具體的制備過程中所述集電區(qū)I優(yōu)先選用硅，所述基區(qū)2優(yōu)先選用鍺硅構(gòu)成。本實施例所述的嵌入式外延外基區(qū)雙極晶體管制備方法通過與傳統(tǒng)制作工藝的比較，步驟少了且制作步驟更加簡便，從而提高了生產(chǎn)效益，降低了生成成本。實施例二 在實施例一中，步驟6所述的多晶表面氧化層的形成，可以采取普通氧化工藝就可實現(xiàn)，而本實施例在實施例一的基礎(chǔ)上，優(yōu)選采用用高壓氧化工藝制備所述多晶表面氧化層。采用高壓氧化，由于氧化氛圍處于高壓狀態(tài)，形成的氧化層的質(zhì)量好，氧化速率高且大大降低了氧化溫度、縮短了氧化時間，進一步提高了生產(chǎn)效益的同時降低了生成成本。實施例三本實施例在上述任一實施例一的基礎(chǔ)上，所述多晶的平坦化的實現(xiàn)方法有多，在本實施例中提供兩種技術(shù)成熟、生產(chǎn)速率高的方法。第一種采用CMP(Chemical Mechanical Polishing)化學(xué)機械拋光法,綜合利用機械摩擦以及化學(xué)腐蝕相結(jié)合的工藝，可以簡便的實現(xiàn)多晶的平坦化，同時保證平坦化的品質(zhì);第二種采用etch-back凹蝕，凹蝕工藝簡單成熟。此外所述外基區(qū)的形成采用原位摻雜選擇性外延工藝，該外延工藝的材質(zhì)可以是硅，也可以是鍺硅，還可以是摻碳的鍺硅，在上述材料中需要參入雜質(zhì)，所述雜質(zhì)為第二摻雜類型即摻雜類型與基區(qū)的摻雜類型相同；為了降低外基區(qū)的電阻，摻雜濃度優(yōu)選1E19 lE21cnT3。對于NPN型的嵌入式外延外基區(qū)雙極晶體管，摻雜的雜質(zhì)一般為元素硼。實施例四本實施例嵌入式外延外基區(qū)雙極晶體管制備方法具體包括以下步驟I :制備第一摻雜類型的集電區(qū)；2 :在集電區(qū)上制備第二摻雜的基區(qū)；3 :在基區(qū)上制備介質(zhì)層；；4 :在所述介質(zhì)層中間位置光刻、刻蝕出發(fā)射極窗口 ；5 :在所述發(fā)射極窗口內(nèi)淀積多晶并采用CMP工藝平坦化多晶；
6 :在所述多晶表面以高壓氧化工藝形成一多晶表面氧化層；多晶表面氧化層相對于步驟3中介質(zhì)層中的氧化層可以厚一些，這樣方便在步驟7中的腐蝕，在多晶表面保留部分多晶表面氧化層作為發(fā)射極的組成部分；7 :腐蝕掉所述介質(zhì)層；8 :制作所述多晶以及所述多晶表面氧化層側(cè)墻；側(cè)墻的材質(zhì)可以是氧化硅也可以是氮化硅；9 :以所述側(cè)墻以及所述多晶表面氧化層為掩體，刻蝕基區(qū)以及集電區(qū)；
10:被蝕刻后的基區(qū)和集電區(qū)基礎(chǔ)上通過原位摻雜選擇性外延制備第二摻雜類型的外基區(qū)；11 :在上述結(jié)構(gòu)上制備觸孔，引出發(fā)射極電極和集區(qū)電極。在步驟9中，刻蝕所述基區(qū)以及集電區(qū)的過程中可以采用一般方法刻蝕基區(qū)以及集電區(qū)均未位于所述發(fā)射極下方部分；如圖8-圖9所示，也可以用鉆蝕刻蝕位于所述發(fā)射極以及集電區(qū)位于所述發(fā)射極下方部分形成圖8中所述的溝槽，基區(qū)在所述發(fā)射極下方被刻蝕的部分的寬度小于基區(qū)位于發(fā)射極下方的部分的寬度；集電區(qū)在所述發(fā)射極下方被刻蝕的部分小于所述集電區(qū)位于所述發(fā)射極下方的部分。綜合上述本發(fā)明所述的嵌入式外延外基區(qū)雙極晶體管制備方法，步驟少且步驟相對簡單，采用的實現(xiàn)工藝成熟且控制簡便，從而大大的提高了生產(chǎn)效益，降低了生產(chǎn)成本。以上，僅為本發(fā)明的較佳實施例，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求所界定的保護范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種嵌入式外延外基區(qū)雙極晶體管制備方法，其特征在于，所述嵌入式外延外基區(qū)雙極晶體管制備方法包括以下具體步驟 I:制備第一摻雜類型的集電區(qū)； 2:在集電區(qū)上制備第二摻雜的基區(qū)； 3:在基區(qū)上制備介質(zhì)層； 4:在所述介質(zhì)層上光刻、刻蝕出發(fā)射極窗口 ； 5:在所述發(fā)射極窗口內(nèi)淀積并平坦化多晶； 6:在所述多晶表面形成一多晶表面氧化層； 7:腐蝕掉所述介質(zhì)層； 8:制作所述多晶以及所述多晶表面氧化層的側(cè)墻； 9:以所述側(cè)墻以及所述多晶表面氧化層為掩體，刻蝕基區(qū)以及集電區(qū)； 10:在被蝕刻后的基區(qū)和集電區(qū)上通過原位摻雜選擇性外延制備第二摻雜類型的外基區(qū)； 11:在上述結(jié)構(gòu)上制備觸孔，弓I出發(fā)射極電極和集區(qū)電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的嵌入式外延外基區(qū)雙極晶體管制備方法，其特征在于，所述步驟6采用高壓氧化工藝制備所述多晶表面氧化層。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的嵌入式外延外基區(qū)雙極晶體管制備方法，其特征在于，所述步驟5平坦化多晶的方法為CMP化學(xué)機械拋光法或etch-back凹蝕。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的嵌入式外延外基區(qū)雙極晶體管制備方法，其特征在于，所述介質(zhì)層為復(fù)合介質(zhì)層；所述復(fù)合介質(zhì)層包括淀積所述基區(qū)表面的氧化硅層以及淀積所述氧化娃層的氮化娃層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的嵌入式外延外基區(qū)雙極晶體管制備方法，其特征在于，所述側(cè)墻由氧化硅構(gòu)成或氮化硅構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的嵌入式外延外基區(qū)雙極晶體管制備方法，其特征在于，所述步驟9中采用鉆刻刻蝕所述基區(qū)以及所述集電區(qū)位于所述發(fā)射極下方部分； 其中，所述發(fā)射極下方保留部分所述基區(qū)以及所述集電區(qū)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種嵌入式外延外基區(qū)雙極晶體管制備方法，為解決現(xiàn)有制備方法，步驟多且繁瑣、生產(chǎn)效率低、生產(chǎn)成本高等問題而設(shè)計，本發(fā)明制備方法依次包括制備第一摻雜類型的集電區(qū)、在集電區(qū)上制備第二摻雜的基區(qū)、在基區(qū)上制備介質(zhì)層、在介質(zhì)層上光刻、刻蝕出發(fā)射極窗口、在發(fā)射極窗口內(nèi)淀積并平坦化多晶、在多晶表面形成一多晶表面氧化層、腐蝕掉介質(zhì)層、制作多晶以及多晶表面氧化層的側(cè)墻、以側(cè)墻以及所述多晶表面氧化層為掩體，刻蝕基區(qū)、集電區(qū)；在被蝕刻后的基區(qū)和集電區(qū)基礎(chǔ)上通過原位摻雜選擇性外延制備第二摻雜類型的外基區(qū)；在上述結(jié)構(gòu)上制備觸孔，引出發(fā)射極電極和集區(qū)電極，具有步驟少且簡單、生產(chǎn)效率高以及制作成本低等優(yōu)點。
文檔編號H01L21/331GK102969242SQ20121043101
公開日2013年3月13日 申請日期2012年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月1日
發(fā)明者王玉東, 付軍, 崔杰, 趙悅, 劉志弘, 張偉, 李高慶, 吳正立, 許平 申請人:清華大學(xué)