一種提高了BVceo的雙極型晶體管及其生產(chǎn)工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種提高了BVceo的雙極型晶體管及其生產(chǎn)工藝，首先使用離子注入工藝將P-型元素硼離子預(yù)反摻雜到N-型外延硅的表面，然后在溝槽場(chǎng)氧化高溫?zé)徇^(guò)程中，預(yù)反摻雜的硼離子被推進(jìn)擴(kuò)散到晶體管的集電區(qū)中，導(dǎo)致在靠近晶體管基區(qū)的集電區(qū)中，由于部分N-型雜質(zhì)被P-型雜質(zhì)補(bǔ)償，使得凈雜質(zhì)濃度降低、電阻率得到提高，而遠(yuǎn)離基區(qū)的集電區(qū)的電阻率基本不變，因此不但提高了晶體管的BVceo，而且晶體管的輸出功率性能基本不變，亦即在使用低成本單層電阻率外延硅片時(shí)，能夠達(dá)到較高成本雙層電阻率外延硅片才能取得的效果，從而以較低的生產(chǎn)成本，達(dá)到晶體管器件的擊穿電壓與輸出功率間更好的綜合平衡。
【專利說(shuō)明】—種提高了 BVceo的雙極型晶體管及其生產(chǎn)工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種提高了 BVceo (集電極-發(fā)射極在基極斷路時(shí)的擊穿電壓)的雙極型晶體管及其生產(chǎn)工藝，屬于電子【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]高頻(RF和微波)功率晶體管器件廣泛應(yīng)用于通信系統(tǒng)和雷達(dá)系統(tǒng)中，微波功率晶體管器件的應(yīng)用設(shè)計(jì)要求能夠提供高的輸出功率和高的增益，工作頻率范圍從幾百M(fèi)Hz到幾個(gè)GHz。為達(dá)到這樣的高輸出功率、高增益和高頻要求，除對(duì)芯片器件的布局、工藝參數(shù)的選擇以及封裝進(jìn)行優(yōu)化外，對(duì)晶體管芯片制造工藝的改進(jìn)有時(shí)更為重要。
[0003]基于這個(gè)目的，申請(qǐng)公布號(hào)為CN103296072A，申請(qǐng)公布日為2013年9月11日，名稱為一種提高了 BVcbo的雙極型晶體管及其生產(chǎn)工藝的發(fā)明專利申請(qǐng)給出了解決方案:通過(guò)將溝槽場(chǎng)氧化隔離技術(shù)與結(jié)終端技術(shù)結(jié)合起來(lái)，并且將溝槽的場(chǎng)氧化過(guò)程分成兩步，結(jié)終端P-型離子注入安排在兩步場(chǎng)氧化之間進(jìn)行。
[0004]使用上述發(fā)明制造的平面型NPN硅雙極型微波功率晶體管器件，主要是通過(guò)增加集電區(qū)-基區(qū)的冶金結(jié)邊緣部分的曲率半徑，而不是以增加晶體管集電區(qū)外延層電阻率的方式來(lái)提高器件的BVcbo，所以在上述發(fā)明中，晶體管集電區(qū)-基區(qū)冶金結(jié)平行部分的擊穿電壓并沒(méi)有改變，取決于該擊穿電壓的BVceo擊穿電壓因而也沒(méi)有得到提高。然而有些應(yīng)用場(chǎng)合不但要求晶體管器件具有較高的BVcbo，同時(shí)要求具有較高的BVceo。雖然通過(guò)提高晶體管集電區(qū)外延電阻率，可以同時(shí)提高晶體管的BVcbo和BVceo，但是晶體管的輸出功率卻隨之下降。
[0005]通常解決上述問(wèn)題的方法是使用雙層電阻率外延硅片:靠近基區(qū)的集電區(qū)外延電阻率較高以提高擊穿電壓，遠(yuǎn)離基區(qū)的集電區(qū)外延電阻率較低以增加輸出功率。但雙層電阻率外延硅片的生產(chǎn)成本較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明目的是提供一種低成本的雙極型晶體管及其生產(chǎn)工藝，不僅提高了晶體管的BVceo，而且晶體管的輸出功率性能基本上不變。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過(guò)如下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
[0008]本發(fā)明提高了 BVceo的雙極型晶體管，包括高濃度摻雜的N-型硅襯底，N-型硅襯底的頂部設(shè)置有N-型外延硅；N-型外延硅表面通過(guò)離子注入工藝預(yù)反摻雜有雜質(zhì)P-型元素硼；N-型外延硅的兩側(cè)通過(guò)溝槽、兩步氧化和平坦化工藝技術(shù)形成有平坦氧化層；兩個(gè)平坦氧化層之間的N-型外延硅的上表面設(shè)有本征基區(qū)，本征基區(qū)的內(nèi)側(cè)設(shè)有兩個(gè)非本征基區(qū)，兩個(gè)非本征基區(qū)之間設(shè)置有發(fā)射區(qū)；本征基區(qū)的外側(cè)通過(guò)熱過(guò)程雜質(zhì)激活工藝形成的第二冶金結(jié)；N-型外延硅的上面還淀積有介質(zhì)材料，非本征基區(qū)和發(fā)射區(qū)處的介質(zhì)材料上通過(guò)光刻和刻蝕形成基極B和發(fā)射極E的接觸孔，接觸孔中設(shè)有金屬連接線條。
[0009]本發(fā)明雙極型晶體管的生產(chǎn)工藝，包括以下幾個(gè)步驟:[0010](I)選擇一種高濃度摻雜的N-型硅襯底作為NPN晶體管的非本征集電區(qū)，N-型硅襯底的背面在NPN晶體管生產(chǎn)工藝流程完成后，進(jìn)行減薄、蒸金，用于形成NPN晶體管的集電極C ;在N-型娃襯底的頂部選擇一種低濃度摻雜的N-型外延娃作為NPN晶體管的本征集電區(qū)；
[0011](2)通過(guò)離子注入工藝將雜質(zhì)P-型元素硼預(yù)反摻雜到N-型外延硅表面；
[0012](3)通過(guò)熱氧化工藝在N-型外延硅表面生產(chǎn)一層薄的二氧化硅，緊接著再通過(guò)LPCVD工藝淀積厚度為1500埃的氮化硅，并用光刻技術(shù)給出溝槽的圖形；用干法刻蝕技術(shù)依次局部刻蝕掉氮化硅、二氧化硅和N-型外延硅以形成溝槽；同時(shí)預(yù)反摻雜到溝槽區(qū)域硅中的硼在溝槽刻蝕過(guò)程中被刻蝕掉，而預(yù)反摻雜到兩溝槽之間的有源區(qū)外延硅中的硼不受影響；
[0013](4)通過(guò)高溫?zé)嵫趸に囘M(jìn)行溝槽的第一步場(chǎng)氧化形成部分場(chǎng)氧化層；溝槽在第一步場(chǎng)氧化熱過(guò)程的同時(shí)，預(yù)反摻雜到有源區(qū)外延硅中的硼被推進(jìn)到一定的深度，其濃度相應(yīng)降低；然后在氮化硅的上方用光刻膠保護(hù)NPN晶體管的有源區(qū)，并在氮化硅的兩端露出結(jié)終端硼離子的注入窗口，通過(guò)注入窗口注入硼離子；
[0014](5)硼離子注入完成后，將光刻膠去除；進(jìn)行溝槽的第二步場(chǎng)氧化形成場(chǎng)氧化層，在溝槽的第二步場(chǎng)氧化熱過(guò)程的同時(shí)，注入的結(jié)終端硼離子被推進(jìn)到1.0微米到5.0微米的深度，形成P-型結(jié)終端層與N-型外延層的第一冶金結(jié)；同時(shí)預(yù)反摻雜到有源區(qū)外延硅中的硼相對(duì)于步驟則被推進(jìn)到更進(jìn)一步的深度，其濃度進(jìn)一步降低；
[0015](6)溝槽的場(chǎng)氧化層形成后，用熱磷酸腐蝕去除掉保護(hù)NPN晶體管有源區(qū)的氮化硅；為了有利于后面的各步光刻工藝，用返刻平坦化工藝技術(shù)將高出有源區(qū)硅平面的場(chǎng)氧化層刻蝕掉，場(chǎng)氧化層平坦化后形成平坦氧化層；
[0016](7)采用傳統(tǒng)的淺結(jié)基區(qū)工藝形成本征基區(qū)，濃硼離子注入工藝形成歐姆接觸的非本征基區(qū)，濃砷離子注入工藝形成發(fā)射區(qū)；通過(guò)熱過(guò)程雜質(zhì)激活工藝后，就組成了 P-型區(qū)與N-型本征集電區(qū)形成的第二冶金結(jié)；在淀積一層介質(zhì)材料后，光刻和刻蝕以形成基極B和發(fā)射極E的接觸孔，再進(jìn)行硅化物工藝處理以降低電極的接觸電阻，通過(guò)金屬布線工藝形成各電極的金屬連接線條；最后，運(yùn)用鈍化層工藝保護(hù)NPN晶體管表面不受環(huán)境的影響。
[0017]步驟(I)中，上述N-型硅襯底的晶向可以是〈111〉或者〈100〉。
[0018]步驟(I)中，上述N-型硅襯底的電阻率不大于0.003 Q cm ；N-型外延硅的電阻率為0.1 Q cm至3.5 Q cm，厚度為2微米至20微米。
[0019]步驟(I)中，上述N-型硅襯底所摻的雜質(zhì)元素可以是砷、磷或銻中的一種。
[0020]步驟(2)中，上述雜質(zhì)P-型元素硼在N-型外延硅中的注入劑量為1.0E11到
5.0E12個(gè)離子每平方厘米。
[0021]步驟(3)中，上述溝槽的深度為0.3微米至2.5微米。
[0022]步驟(4)中，上述溝槽的第一步場(chǎng)氧化過(guò)程中，熱氧化溫度為1050°C -1200°C，部分場(chǎng)氧化層的厚度為0.5微米至3.0微米。
[0023]步驟(4)中，上述硼離子的注入劑量為5.0E12-5.0E14個(gè)離子每平方厘米。
[0024]步驟(5)中，上述場(chǎng)氧化層的總厚度為1.0微米到3.5微米。
[0025]本發(fā)明通過(guò)離子注入工藝將P-型元素硼離子首先預(yù)反摻雜到N-型外延硅的表面，然后在溝槽場(chǎng)氧化長(zhǎng)時(shí)間高溫?zé)徇^(guò)程中，預(yù)反摻雜的硼被推進(jìn)擴(kuò)散到晶體管的有源區(qū)外延層集電區(qū)中，導(dǎo)致在靠近晶體管基區(qū)的集電區(qū)部分內(nèi)，部分N-型雜質(zhì)被P-型雜質(zhì)補(bǔ)償，凈雜質(zhì)濃度明顯降低、電阻率得到提高，而在遠(yuǎn)離基區(qū)的集電區(qū)部分內(nèi)，雜質(zhì)補(bǔ)償不明顯、電阻率基本上不變，因此，不但提高了晶體管的BVceo，而且晶體管的輸出功率性能基本上不變。本發(fā)明使用低成本的單層電阻率外延硅片，就能夠達(dá)到較高成本雙層電阻率外延硅片才能取得的效果，從而減低了生產(chǎn)成本。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1是本發(fā)明一種提高了 BVceo的雙極型晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖2是本發(fā)明一種提高了 BVceo的雙極型晶體管的生產(chǎn)工藝中與步驟(I)對(duì)應(yīng)的晶體管結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖3是本發(fā)明一種提高了 BVceo的雙極型晶體管的生產(chǎn)工藝中與步驟(2)對(duì)應(yīng)的晶體管結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖4是本發(fā)明一種提高了 BVceo的雙極型晶體管的生產(chǎn)工藝中與步驟(3)對(duì)應(yīng)的晶體管結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖5是本發(fā)明一種提高了 BVceo的雙極型晶體管的生產(chǎn)工藝中與步驟(4)對(duì)應(yīng)的晶體管結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖6是本發(fā)明一種提高了 BVceo的雙極型晶體管的生產(chǎn)工藝中與步驟(5)對(duì)應(yīng)的晶體管結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖7是無(wú)反摻雜的N-型外延硅和被硼反摻雜的N-型外延硅的凈雜質(zhì)濃度對(duì)比曲線圖；
[0033]圖8是本發(fā)明一種提高了 BVceo的雙極型晶體管的生產(chǎn)工藝中與步驟(6)對(duì)應(yīng)的晶體管結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖9是有無(wú)將硼預(yù)反摻雜到N-型外延硅中的NPN晶體管凈摻雜濃度隨結(jié)深的變化曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035]為使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0036]參見(jiàn)圖1，本發(fā)明一種提高了 BVceo的雙極型晶體管，包括高濃度摻雜的N-型硅襯底50，N-型硅襯底50的頂部設(shè)置有N-型外延硅52 ；N-型外延硅52通過(guò)離子注入工藝預(yù)反摻雜有雜質(zhì)P-型元素硼；N-型外延硅52的兩側(cè)通過(guò)溝槽、兩步氧化和平坦化工藝技術(shù)形成有平坦氧化層62 ;兩個(gè)平坦氧化層62之間的N-型外延硅52的上表面設(shè)有本征基區(qū)66，本征基區(qū)66的內(nèi)側(cè)設(shè)有兩個(gè)非本征基區(qū)68，兩個(gè)非本征基區(qū)68之間設(shè)置有發(fā)射區(qū)70 ；本征基區(qū)66的外側(cè)通過(guò)熱過(guò)程雜質(zhì)激活工藝形成的第二冶金結(jié)(64);N-型外延硅52的上面還淀積有介質(zhì)材料72，非本征基區(qū)68和發(fā)射區(qū)70處的介質(zhì)材料72上通過(guò)光刻和刻蝕形成基極B和發(fā)射極E的接觸孔，接觸孔中設(shè)有金屬連接線條76。
[0037]本發(fā)明一種提高了 BVceo的雙極型晶體管的生產(chǎn)工藝，包括以下幾個(gè)步驟:
[0038]參見(jiàn)圖2，首先，選擇一種高濃度摻雜的N-型硅襯底50作為NPN晶體管的非本征集電區(qū)，N-型硅襯底50背面在晶體管生產(chǎn)工藝流程完成后，進(jìn)行減薄、蒸金，用于形成晶體管的集電極C ;N-型硅襯底50的晶向可以是〈111〉的、也可以是〈100〉的，但通常選擇〈111 >晶向，所摻的雜質(zhì)元素可以是砷(As )、也可以是磷(P )或是銻(Sb )，但通常是砷，N-型硅襯底50的電阻率選為不大于0.003 Q cm ;在N-型硅襯底50的頂部是低濃度摻雜的N-型外延硅52作為NPN晶體管的本征集電區(qū)，N-型外延硅52的摻雜元素可以是砷(As)、也可以是磷(P)或是銻(Sb)，但通常是砷，N-型外延硅52的電阻率為0.1 Q cm至3.5 Q cm，厚度為2微米至20微米。
[0039]參見(jiàn)圖3，利用本發(fā)明生產(chǎn)的NPN硅雙極型微波功率晶體管的第一步工藝是通過(guò)離子注入工藝技術(shù)將雜質(zhì)P-型元素硼預(yù)反摻雜到N-型外延硅52中(注入劑量為1.0Ell到5.0E12個(gè)離子每平方厘米)，如圖3中的30所示。
[0040]參見(jiàn)圖4，通過(guò)熱氧化工藝在N-型外延硅52表面生產(chǎn)一層薄的二氧化硅53，緊接著再通過(guò)LPCVD工藝淀積厚度為1500埃的氮化硅54，用光刻技術(shù)給出溝槽圖形；用干法刻蝕技術(shù)依次局部刻蝕掉氮化硅54、二氧化硅53和外延硅52以形成深度為0.3微米至2.5微米的溝槽55，同時(shí)預(yù)反摻雜到溝槽區(qū)域硅中的硼在溝槽刻蝕過(guò)程中被刻蝕掉，而預(yù)反摻雜到有源區(qū)域硅中的硼不受影響，如圖4中的32所示。
[0041]參見(jiàn)圖5，通過(guò)高溫(如1050到1200攝氏度)熱氧化工藝進(jìn)行溝槽55的第一步場(chǎng)氧化形成部分場(chǎng)氧化層51(厚度為0.5到3.0微米);在第一步溝槽場(chǎng)氧化熱過(guò)程的同時(shí)，預(yù)反摻雜到有源區(qū)外延硅中的硼被推進(jìn)到一定的深度，其濃度相應(yīng)降低；接下來(lái)在氮化硅54的上方用光刻膠56保護(hù)晶體管的有源區(qū)，露出結(jié)終端硼離子注入窗口 57，由于溝槽55的第一步場(chǎng)氧化層51的厚度可以阻擋硼離子注入到場(chǎng)區(qū)中，所以結(jié)終端離子的注入窗口 57與溝槽55邊緣無(wú)需對(duì)準(zhǔn)，因此在結(jié)終端與溝槽55的交界處可以得到較為固定的摻雜硼濃度，
[0042]結(jié)終端注入硼離子(注入劑量為5.0E12到5.0E14個(gè)離子每平方厘米)。
[0043]參見(jiàn)圖6，結(jié)終端硼離子注入完成后，將光刻膠56去除；進(jìn)行溝槽55的第二步場(chǎng)氧化形成場(chǎng)氧化層58 (場(chǎng)氧化層58總厚度為1.0到3.5微米)，在溝槽55的第二步場(chǎng)氧化熱過(guò)程的同時(shí)，注入的結(jié)終端硼離子被推進(jìn)到1.0到5.0微米的深度，形成如圖6中60所示的P-型結(jié)終端層與N-型外延層的第一冶金結(jié)60 ;同時(shí)預(yù)摻雜到有源區(qū)外延硅中的硼則被推進(jìn)到更進(jìn)一步的深度，其濃度進(jìn)一步降低，通過(guò)選擇合適的離子注入劑量，就可以避免外延硅中的摻雜反型，這樣外延硅中的部分N-型雜質(zhì)被P-型雜質(zhì)補(bǔ)償，外延硅中一定區(qū)域的電阻率得到了提高；無(wú)反摻雜的N-型外延硅和被硼反摻雜的N-型硅的凈雜質(zhì)濃度比較如圖7所示。
[0044]參見(jiàn)圖8，平坦氧化層形成后，用熱磷酸腐蝕去除掉保護(hù)晶體管有源區(qū)的氮化硅54;為了有利于后面的各步光刻工藝，用返刻平坦化工藝技術(shù)將高出有源區(qū)硅平面的平坦氧化層刻蝕掉，這樣就形成了圖8所示的外形，其中62為平坦化后的平坦氧化層。
[0045]參見(jiàn)圖1，接下來(lái)便是傳統(tǒng)的淺結(jié)基區(qū)工藝形成本征基區(qū)66，濃硼離子注入工藝形成歐姆接觸的非本征基區(qū)68，濃砷離子注入工藝形成發(fā)射區(qū)70 ;適當(dāng)?shù)臒徇^(guò)程雜質(zhì)激活工藝后，就組成了圖中點(diǎn)劃線64所示的P-型區(qū)(結(jié)終端、非本征基區(qū)和本征基區(qū))與N-型本征集電區(qū)形成的第二冶金結(jié)；在淀積一層介質(zhì)材料72后，光刻和刻蝕以形成基極B和發(fā)射極E的接觸孔，再進(jìn)行硅化物工藝處理(圖中沒(méi)有顯示)以降低電極的接觸電阻，金屬布線工藝形成各電極的金屬連接線條76 ;最后，運(yùn)用鈍化層工藝保護(hù)晶體管表面不受環(huán)境的影響(圖中沒(méi)有顯示)。[0046]圖9比較了有無(wú)將硼預(yù)反摻雜到外延硅中的NPN晶體管凈摻雜濃度隨結(jié)深的變化曲線。從圖9中可以看出，對(duì)將硼預(yù)反摻雜到N-型外延硅52中的晶體管，靠近晶體管基區(qū)的集電區(qū)由于部分N-型雜質(zhì)被P-型雜質(zhì)補(bǔ)償，使得凈雜質(zhì)濃度降低、電阻率得到了提高，而遠(yuǎn)離基區(qū)的集電區(qū)的電阻率基本上不變，從而不但提高了晶體管的BVceo，而且晶體管的輸出功率性能基本上不變，亦即在使用低成本單層電阻率外延硅片時(shí)，能夠達(dá)到較高成本雙層電阻率外延硅片才能取得的效果，從而以較低的生產(chǎn)成本，達(dá)到晶體管器件的擊穿電壓與輸出功率間更好的綜合平衡。
[0047]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等效物界定。
【權(quán)利要求】
1.一種提高了 BVceo的雙極型晶體管，其特征在于， 包括高濃度摻雜的N-型硅襯底(50)，所述N-型硅襯底(50)的頂部設(shè)置有N-型外延硅(52)； 所述N-型外延硅(52)表面通過(guò)離子注入工藝預(yù)反摻雜有雜質(zhì)P-型元素硼； 所述N-型外延硅(52)的兩側(cè)通過(guò)溝槽、兩步氧化和平坦化工藝技術(shù)形成有平坦氧化層(62)； 兩個(gè)所述平坦氧化層(62 )之間的N-型外延硅(52 )的上表面設(shè)有本征基區(qū)(66 )，所述本征基區(qū)(66)的內(nèi)側(cè)設(shè)有兩個(gè)非本征基區(qū)(68)，兩個(gè)所述非本征基區(qū)(68)之間設(shè)置有發(fā)射區(qū)(70);所述本征基區(qū)(66)的外側(cè)通過(guò)熱過(guò)程雜質(zhì)激活工藝形成的第二冶金結(jié)(64)； 所述N-型外延硅(52)的上面還淀積有介質(zhì)材料(72)，所述非本征基區(qū)(68)和發(fā)射區(qū)(70)處的介質(zhì)材料(72)上通過(guò)光刻和刻蝕形成基極B和發(fā)射極E的接觸孔，所述接觸孔中設(shè)有金屬連接線條(76)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙極型晶體管的生產(chǎn)工藝，其特征在于，包括以下幾個(gè)步驟: (1)選擇一種高濃度摻雜的N-型硅襯底(50)作為NPN晶體管的非本征集電區(qū)，所述N-型硅襯底(50)的背面在NPN晶體管生產(chǎn)工藝流程完成后，進(jìn)行減薄、蒸金，用于形成NPN晶體管的集電極C ;在所述N-型娃襯底(50)的頂部選擇一種低濃度摻雜的N-型外延娃(52)作為NPN晶體管的本征集電區(qū)； (2)通過(guò)離子注入工藝將雜質(zhì)P-型元素硼預(yù)反摻雜到N-型外延硅(52)表面； (3)通過(guò)熱氧化工藝在所述N-型外延硅(52)表面生產(chǎn)一層薄的二氧化硅(53)，緊接著再通過(guò)LPCVD工藝淀積厚度為1500埃的氮化硅(54)，并用光刻技術(shù)給出溝槽(55)的圖形；用干法刻蝕技術(shù)依次局部刻蝕掉氮化硅(54)、二氧化硅(53)和N-型外延硅(52)以形成溝槽(55)； 同時(shí)預(yù)反摻雜到溝槽區(qū)域硅中的硼在溝槽(55)刻蝕過(guò)程中被刻蝕掉，而預(yù)反摻雜到兩溝槽(55)之間的有源區(qū)外延硅中的硼不受影響； (4)通過(guò)高溫?zé)嵫趸に囘M(jìn)行溝槽(55)的第一步場(chǎng)氧化形成部分場(chǎng)氧化層(51)； 所述溝槽(55 )在第一步場(chǎng)氧化熱過(guò)程的同時(shí)，預(yù)反摻雜到有源區(qū)外延硅中的硼被推進(jìn)到一定的深度，其濃度相應(yīng)降低； 然后在氮化娃(54)的上方用光刻膠(56)保護(hù)NPN晶體管的有源區(qū)，并在氮化娃(54)的兩端露出結(jié)終端硼離子的注入窗口(57)，通過(guò)所述注入窗口(57)注入硼離子； (5)所述硼離子注入完成后，將所述光刻膠(56)去除；進(jìn)行所述溝槽(56)的第二步場(chǎng)氧化形成場(chǎng)氧化層(58)，在溝槽(55)的第二步場(chǎng)氧化熱過(guò)程的同時(shí)，注入的結(jié)終端硼離子被推進(jìn)到1.0微米到5.0微米的深度，形成P-型結(jié)終端層與N-型外延層的第一冶金結(jié)(60)； 同時(shí)預(yù)反摻雜到有源區(qū)外延硅中的硼相對(duì)于步驟(4)則被推進(jìn)到更進(jìn)一步的深度，其濃度進(jìn)一步降低； (6)所述溝槽(55)的場(chǎng)氧化層(58)形成后，用熱磷酸腐蝕去除掉保護(hù)NPN晶體管有源區(qū)的氮化硅(54);為了有利于后面的各步光刻工藝，用返刻平坦化工藝技術(shù)將高出有源區(qū)硅平面的場(chǎng)氧化層(58)刻蝕掉，所述場(chǎng)氧化層(58)平坦化后形成平坦氧化層(62)； (7)采用傳統(tǒng)的淺結(jié)基區(qū)工藝形成本征基區(qū)(66)，濃硼離子注入工藝形成歐姆接觸的非本征基區(qū)(68)，濃砷離子注入工藝形成發(fā)射區(qū)(70);通過(guò)熱過(guò)程雜質(zhì)激活工藝后，就組成了 P-型區(qū)與N-型本征集電區(qū)形成的第二冶金結(jié)(64);在淀積一層介質(zhì)材料(72)后，光刻和刻蝕以形成基極B和發(fā)射極E的接觸孔，再進(jìn)行硅化物工藝處理以降低電極的接觸電阻，通過(guò)金屬布線工藝形成各電極的金屬連接線條(76);最后，運(yùn)用鈍化層工藝保護(hù)NPN晶體管表面不受環(huán)境的影響。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙極型晶體管的生產(chǎn)工藝，其特征在于， 步驟(1)中,所述N-型硅襯底(50)的晶向可以是〈111〉或者〈100〉。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙極型晶體管的生產(chǎn)工藝，其特征在于， 步驟(1)中，所述N-型硅襯底(50 )的電阻率不大于0.003 Q cm ;所述N-型外延硅(52 )的電阻率為0.1 Q cm至3.5 Q cm,厚度為2微米至20微米。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙極型晶體管的生產(chǎn)工藝，其特征在于， 步驟(1)中，所述N-型硅襯底(50 )所摻的雜質(zhì)元素可以是砷、磷或銻中的一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙極型晶體管的生產(chǎn)工藝，其特征在于， 步驟(2)中，所述雜質(zhì)P-型元素硼在N-型外延硅(52)中的注入劑量為1.0Ell到5.0E12個(gè)離子每平方厘米。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙極型晶體管的生產(chǎn)工藝，其特征在于， 步驟(3)中，所述溝槽(55)的深度為0.3微米至2.5微米。`
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙極型晶體管的生產(chǎn)工藝，其特征在于， 步驟(4)中，所述溝槽(55)的第一步場(chǎng)氧化過(guò)程中，熱氧化溫度為1050°C -1200°C，所述部分場(chǎng)氧化層(51)的厚度為0.5微米至3.0微米。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙極型晶體管的生產(chǎn)工藝，其特征在于， 步驟(4)中，所述硼離子的注入劑量為5.0E12-5.0E14個(gè)離子每平方厘米。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙極型晶體管的生產(chǎn)工藝，其特征在于，步驟(5)中，所述場(chǎng)氧化層(58)的總厚度為1.0微米到3.5微米。
【文檔編號(hào)】H01L29/73GK103606554SQ201310571571
【公開(kāi)日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2013年11月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月13日
【發(fā)明者】張復(fù)才, 陳強(qiáng), 沈美根, 多新中 申請(qǐng)人:江蘇博普電子科技有限責(zé)任公司