Bcd工藝中的垂直型npn器件及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 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B⑶工藝中的垂直型NPN 器件；本發(fā)明還涉及一種BCD工藝中的垂直型NPN器件的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] B⑶工藝為能夠在同一芯片上制作雙極型晶體管（bipolar)，CMOS和DMOS器件的 工藝，如圖1所示，是現(xiàn)有BCD工藝中的垂直型NPN器件的結(jié)構(gòu)示意圖；現(xiàn)有BCD工藝中的 垂直型NPN器件包括：
[0003] P型硅襯底101，在硅襯底101上形成有高摻雜的N型埋層（NBU102。在N型埋層 102表面形成有N型外延層，集電區(qū)103由N型外延層組成。在N型外延層中形成有底部和 N型埋層102接觸的N型下沉層（NSINK) 105, N型下沉層（NSINK) 105采用高濃度高能量注 入形成，通過N型埋層102和集電區(qū)103的底部連接、N型下沉層105和N型埋層102的連 接形成集電極引出端（collector pick-up)。在N型外延層中注入中濃度摻雜的P型雜質(zhì) (P-Base)形成基區(qū)104,基區(qū)104位于集電區(qū)103的上方并相接觸。由形成于基區(qū)104表 面的重N型重?fù)诫s區(qū)即N+區(qū)組成發(fā)射區(qū)107。在基區(qū)103的表面形成有P型重?fù)诫s區(qū)即 P+區(qū)108,在N型下沉層105的表面形成有N+區(qū)109,在發(fā)射區(qū)107、P+區(qū)108和N+區(qū)109 的頂部分別形成有金屬接觸并分別引出發(fā)射極、基極和集電極。
[0004] 現(xiàn)有B⑶工藝中，通過對發(fā)射區(qū)107的進(jìn)一步進(jìn)行N型輕摻雜即N-注入，形成梯度 結(jié)構(gòu)的發(fā)射區(qū)（Graded Emitter)來實(shí)現(xiàn)提高NPN器件的發(fā)射區(qū)和基區(qū)的PN結(jié)即EB結(jié)的擊 穿電壓，但是由于發(fā)射區(qū)107中增加 N-注入后，發(fā)射區(qū)107會向底部的拓展，這樣會導(dǎo)致基 區(qū)104的寬度變窄，這會降低器件的集電區(qū)和發(fā)射區(qū)之間的穿通電壓即CE-punch電壓。在 器件工作時，可能在未達(dá)到EB結(jié)擊穿時先發(fā)生CE即集電區(qū)和發(fā)射區(qū)之間的穿通（Punch)， 影響器件BV。因此為了得到較高的BV，必須提高基區(qū)104的抗Punch能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種B⑶工藝中的垂直型NPN器件，能提高器 件的EB結(jié)的擊穿電壓BVEB0、并同時能降低對器件的CE之間的穿通電壓影響，能同時得到 較大的BVEBO和BVCE0。為此，本發(fā)明還提供一種B⑶工藝中的垂直型NPN器件的制造方 法。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的B⑶工藝中的垂直型NPN器件包括：
[0007] N型埋層，形成于P型硅襯底上，所述N型埋層分為埋層注入?yún)^(qū)和埋層非注入?yún)^(qū)，所 述埋層注入?yún)^(qū)的摻雜濃度大于所述埋層非注入?yún)^(qū)的摻雜濃度，所述埋層注入?yún)^(qū)的N型雜質(zhì) 由N型離子注入形成，所述埋層非注入?yún)^(qū)的N型雜質(zhì)由所述埋層注入?yún)^(qū)的N型雜質(zhì)橫向擴(kuò) 散形成。
[0008] N型外延層，形成于所述N型埋層表面；在所述N型外延層表面形成有場氧隔離 層，由所述場氧隔離層隔離出有源區(qū)；垂直型NPN器件至少覆蓋3個所述有源區(qū)。
[0009] 在所述垂直型NPN器件形成區(qū)域的所述N型外延層表面形成有由P型離子注入?yún)^(qū) 熱退火后形成的基區(qū)，由位于所述基區(qū)和所述N型埋層之間的所述N型外延層組成集電區(qū)。 [0010] 在所述基區(qū)表面形成有發(fā)射區(qū)，所述發(fā)射區(qū)覆蓋一個有源區(qū)，令該有源區(qū)為第一 有源區(qū)，所述發(fā)射區(qū)由第一 N+區(qū)和第二N-區(qū)組成，所述第一 N+區(qū)橫向覆蓋整個所述第一 有源區(qū)，所述第二N-區(qū)的結(jié)深大于所述第一 N+區(qū)的結(jié)深，所述第二N-區(qū)呈一環(huán)形結(jié)構(gòu)并 將所述第一 N+區(qū)包圍；在橫向上，所述環(huán)形結(jié)構(gòu)的外邊緣所覆蓋的范圍大于等于所述第一 有源區(qū)的最外側(cè)邊緣的覆蓋范圍，所述環(huán)形結(jié)構(gòu)的內(nèi)側(cè)邊緣所覆蓋的范圍小于所述第一有 源區(qū)的最外側(cè)邊緣的覆蓋范圍；在縱向上，延伸到所述第一 N+區(qū)底部的所述第二N-區(qū)的環(huán) 形結(jié)構(gòu)還將部分所述基區(qū)包圍，所述第二N-區(qū)用于對所述環(huán)形結(jié)構(gòu)所包圍的部分所述基 區(qū)進(jìn)行橫向耗盡從而提高所述垂直型NPN器件的發(fā)射區(qū)和基區(qū)的PN結(jié)的擊穿電壓。
[0011] 在縱向上，所述埋層注入?yún)^(qū)不位于所述第二N-區(qū)的正下方，所述埋層非注入?yún)^(qū)的 全部或部分區(qū)域位于所述第二N-區(qū)的正下方，位于所述埋層非注入?yún)^(qū)正上方的所述基區(qū) 的P型離子注入?yún)^(qū)熱退火后擴(kuò)散的深度大于位于所述埋層注入?yún)^(qū)正上方的所述基區(qū)的P型 離子注入?yún)^(qū)熱退火后擴(kuò)散的深度，由所述第二N-區(qū)的結(jié)深大于所述第一 N+區(qū)的結(jié)深而使 得所述第二N-區(qū)底部的基區(qū)寬度的減小值和由所述埋層非注入?yún)^(qū)的設(shè)置使得所述基區(qū)向 下擴(kuò)展而使得所述第二N-區(qū)底部的基區(qū)寬度的增加值越接近越好。
[0012] 進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述基區(qū)所覆蓋的區(qū)域包括所述第一有源區(qū)以及和所述第一有 源區(qū)相鄰的第二有源區(qū)，在所述第二有源區(qū)的表面形成有第一 P+區(qū)，在所述第一 P+區(qū)的表 面形成有金屬接觸引出基極；所述集電區(qū)所覆蓋的區(qū)域包括所述第一有源區(qū)、所述第二有 源區(qū)以及和所述第二有源區(qū)相鄰的第三有源區(qū)，在所述第三有源區(qū)中形成有N型下沉層， 所述N型下沉層的底部和所述N型埋層接觸，在所述N型下沉層的表面形成有第三N+區(qū)， 在所述第三N+區(qū)的表面形成有金屬接觸引出集電極；在所述發(fā)射區(qū)表面形成有金屬接觸 引出發(fā)射極。
[0013] 進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述基區(qū)的體濃度為5E16cm_3~9E17cm_3 ;所述N型外延層的 體濃度為lE15cm 3~lE17cm 3 ;所述第一 N+區(qū)的體濃度為lE20cm 3~lE21cm 3 ;所述第二 N-區(qū)的體濃度為lE18cnT3~lE20cnT3,所述埋層注入?yún)^(qū)的體濃度為lE18cnT 3~5E19cnT3,所 述埋層注入?yún)^(qū)的N型雜質(zhì)為磷、砷或銻。
[0014] 進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述第一 P+區(qū)的體濃度為lE20cnT3~lE21cnT3 ;所述N型下沉 層的體濃度為5E18cm 3~5E20cm 3 ;所述第三N+區(qū)的體濃度為lE20cm 3~lE21cm 3。
[0015] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的B⑶工藝中的垂直型NPN器件的制造方法包 括如下步驟：
[0016] 步驟一、提供一 P型硅襯底，采用光刻工藝定義出埋層注入?yún)^(qū)的形成區(qū)域，進(jìn)行N 型離子注入對所述埋層注入?yún)^(qū)的形成區(qū)域進(jìn)行摻雜，對注入的N型離子進(jìn)行熱擴(kuò)散形成所 述埋層注入?yún)^(qū)和埋層非注入?yún)^(qū)，所述埋層非注入?yún)^(qū)的N型雜質(zhì)由所述埋層注入?yún)^(qū)的N型雜 質(zhì)橫向擴(kuò)散形成，由所述埋層注入?yún)^(qū)和所述埋層非注入?yún)^(qū)組成N型埋層。
[0017] 步驟二、在所述N型埋層表面形成N型外延層。
[0018] 步驟三、采用光刻工藝定義出N型下沉層的形成區(qū)域，進(jìn)行N型離子注入形成所述 N型下沉層，所述N型下沉層的底部和所述N型埋層接觸。
[0019] 步驟四、采用光刻工藝定義基區(qū)的形成區(qū)域，進(jìn)行P型離子注入并進(jìn)行熱退火在 所述N型外延層表面形成所述基區(qū)，位于所述埋層非注入?yún)^(qū)正上方的所述基區(qū)的P型離子 注入?yún)^(qū)熱退火后擴(kuò)散的深度大于位于所述埋層注入?yún)^(qū)正上方的所述基區(qū)的P型離子注入 區(qū)熱退火后擴(kuò)散的深度；由位于所述基區(qū)和所述N型埋層之間的所述N型外延層組成集電 區(qū)。
[0020] 步驟五、在所述N型外延層表面形成場氧隔離層，由所述場氧隔離層隔離出有源 區(qū)；垂直型NPN器件至少覆蓋3個所述有源區(qū)；發(fā)射區(qū)覆蓋一個有源區(qū)，令該有源區(qū)為第一 有源區(qū)；所述基區(qū)所覆蓋的區(qū)域包括所述第一有源區(qū)以及和所述第一有源區(qū)相鄰的第二有 源區(qū)；所述集電區(qū)所覆蓋的區(qū)域包括所述第一有源區(qū)、所述第二有源區(qū)以及和所述第二有 源區(qū)相鄰的第三有源區(qū)；所述N型下沉層形成于所述第三有源區(qū)中。
[0021] 步驟六、采用光刻工藝同時定義出所述發(fā)射區(qū)的第一 N+區(qū)以及用于引出集電極 的第三N+區(qū)的形成區(qū)域，進(jìn)行N+離子注入形成所述第一 N+區(qū)和所述第三N+區(qū)；所述第一 N+區(qū)橫向覆蓋整個所述第一有源區(qū)；所述第三N+區(qū)形成于所述N型下沉層的表面。
[0022] 步驟七、采用光刻工藝定義出所述發(fā)射區(qū)的第二N-區(qū)的形成區(qū)域，進(jìn)行N-離子注 入形成所述第二N-區(qū)，由第一 N+區(qū)和第二N-區(qū)組成所述發(fā)射區(qū)；所述第二N-區(qū)的結(jié)深大 于所述第一 N+區(qū)的結(jié)深，所述第二N-區(qū)呈一環(huán)形結(jié)構(gòu)并將所述第一 N+區(qū)包圍；在橫向上， 所述環(huán)形結(jié)構(gòu)的外邊緣所覆蓋的范圍大于等于所述第一有源區(qū)的最外側(cè)邊緣的覆蓋范圍， 所述環(huán)形結(jié)構(gòu)的內(nèi)側(cè)邊緣所覆蓋的范圍小于所述第一有源區(qū)的最外側(cè)邊緣的覆蓋范圍；在 縱向上，延伸