一種雙多晶自對準(zhǔn)互補(bǔ)雙極器件結(jié)構(gòu)及其制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于互補(bǔ)雙極晶體管器件領(lǐng)域，具體涉及一種雙多晶自對準(zhǔn)互補(bǔ)雙極器件結(jié)構(gòu)及其制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]如圖1所示為現(xiàn)有常規(guī)雙多晶自對準(zhǔn)互補(bǔ)雙極晶體管剖面結(jié)構(gòu)示意圖，其主要包括單晶硅襯底，深槽介質(zhì)隔離結(jié)構(gòu)，埋層結(jié)構(gòu)，外延結(jié)構(gòu)，局部氧化層(LOCOS)結(jié)構(gòu)，外基區(qū)結(jié)構(gòu)，本征基區(qū)結(jié)構(gòu)和發(fā)射極結(jié)構(gòu)等。
[0003]雙極晶體管由于其優(yōu)異的電流驅(qū)動能力、線性特性以及良好的匹配性在模擬和混合信號集成電路(IC)中有著重要的應(yīng)用。雙多晶自對準(zhǔn)互補(bǔ)雙極工藝是上世紀(jì)九十年代開始發(fā)展起來的先進(jìn)互補(bǔ)雙極工藝，其截止頻率通?？梢赃_(dá)到千兆赫茲(GHz)量級，廣泛應(yīng)用于高速運(yùn)算放大器、比較器等高速、高精度模擬集成電路中。自上世紀(jì)末，世界主流模擬電路研發(fā)公司紛紛推出了自己的特色工藝，這些先進(jìn)的互補(bǔ)雙極工藝都具有小線寬、高精度、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的工藝特點(diǎn)，特別是最小特征工藝尺寸通常在0.35微米技術(shù)節(jié)點(diǎn)以上。無一例外，這些世界半導(dǎo)體工藝開發(fā)巨頭公司都具有雄厚的資金基礎(chǔ)，并且采用了當(dāng)今世界主流的先進(jìn)的半導(dǎo)體生產(chǎn)線如8英寸線、12英寸線。但是，本發(fā)明的發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)，這類先進(jìn)的半導(dǎo)體芯片加工服務(wù)工廠投資巨大，成本高昂。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)中先進(jìn)的半導(dǎo)體芯片加工服務(wù)工廠投資巨大，成本高昂的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種針對普通6英寸工藝線能力設(shè)計出能實(shí)現(xiàn)下一級更高技術(shù)節(jié)點(diǎn)的雙多晶自對準(zhǔn)互補(bǔ)雙極工藝器件結(jié)構(gòu)制作方法，從而可以實(shí)現(xiàn)在不增加生產(chǎn)線技術(shù)投資的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)高技術(shù)節(jié)點(diǎn)工藝能力才能實(shí)現(xiàn)的先進(jìn)器件結(jié)構(gòu)制作。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0006]—種雙多晶自對準(zhǔn)互補(bǔ)雙極器件結(jié)構(gòu)制作方法，包括如下步驟:
[0007]S1、在襯底硅片上順序形成η型埋層和η型外延層；
[0008]S2、在形成η型埋層和η型外延層的襯底硅片上進(jìn)行深槽刻蝕形成隔離槽，且深槽要穿透η型外延層和η型埋層并達(dá)到襯底硅片；
[0009]S3、對隔離槽進(jìn)行深槽回填和回填后的平坦化刻蝕；
[0010]S4、在完成深槽平坦化刻蝕后的襯底硅片上形成集電極結(jié)、有源區(qū)和LOCOS結(jié)構(gòu)；[0011 ] S5、在集電極結(jié)、有源區(qū)和LOCOS結(jié)構(gòu)上淀積外基區(qū)多晶；
[0012 ] S6、刻蝕外基區(qū)多晶，形成外基區(qū)和其它電接觸區(qū)接觸結(jié)構(gòu)；
[0013]S7、在刻蝕后的外基區(qū)多晶結(jié)構(gòu)上淀積TEOS氧化層；
[0014]S8、在TEOS氧化層上對位有源區(qū)層進(jìn)行發(fā)射極窗口光刻，然后對TEOS氧化層進(jìn)行刻蝕，在TEOS氧化層上形成發(fā)射極窗口；
[0015]S9、對發(fā)射極窗口外基區(qū)多晶進(jìn)行刻蝕，在外基區(qū)多晶上形成發(fā)射極窗口；
[0016]SlO、在TEOS氧化層和外基區(qū)多晶發(fā)射極窗口側(cè)壁形成Spacer氧化壁側(cè)墻，然后依次淀積Spacer氮化娃和Spacer多晶，形成對稱L型氮化娃Spacer結(jié)構(gòu)的掩蔽層結(jié)構(gòu)；
[0017]SI 1、先刻蝕Spacer多晶，在發(fā)射極窗口側(cè)壁形成楔形的Spacer多晶，然后采用選擇比較高的刻蝕氣體繼續(xù)刻蝕Spacer氮化娃，在發(fā)射極窗口側(cè)壁楔形結(jié)構(gòu)的Spacer多晶保護(hù)下的Spacer氮化硅形成左右對稱的L型結(jié)構(gòu)；
[0018]SI 2、采用濕法腐蝕掉楔形結(jié)構(gòu)的Spacer多晶，最終形成左右對稱的L型Spacer氮化硅結(jié)構(gòu)；
[0019]SI3、進(jìn)行基區(qū)制作形成初步的E/B精細(xì)結(jié)構(gòu)，完成基區(qū)制作后淀積發(fā)射極多晶；
[0020]S14、先進(jìn)行發(fā)射極摻雜，再進(jìn)行發(fā)射極多晶光刻和刻蝕，形成最終的E/B精細(xì)結(jié)構(gòu)，然后進(jìn)行接觸孔光刻和刻蝕工藝，形成最終金屬化前的器件結(jié)構(gòu)；
[0021]S15、在接觸區(qū)域內(nèi)進(jìn)行金屬淀積，并通過曝光、刻蝕工藝形成最終的器件結(jié)構(gòu)。
[0022]本發(fā)明提供的雙多晶自對準(zhǔn)互補(bǔ)雙極器件結(jié)構(gòu)制作方法，在6英寸工藝線條件下即光刻最小線寬在0.5微米技術(shù)節(jié)點(diǎn)的工藝線上實(shí)現(xiàn)0.35微米工藝技術(shù)節(jié)點(diǎn)的工藝開發(fā)，即在不增加6英寸工藝線更高工藝水平設(shè)備預(yù)算的前提下，實(shí)現(xiàn)在更高一級技術(shù)水平下才能實(shí)現(xiàn)的互補(bǔ)雙極工藝器件的制作，實(shí)際最小工藝尺寸達(dá)到0.3?0.35微米;并且器件性能并不會因此而有所降低，即器件各項技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到0.35微米技術(shù)節(jié)點(diǎn)下的技術(shù)水平，NPN管和PNP管器件特征頻率達(dá)到千兆赫茲量級;基于本發(fā)明的縱向NPN和PNP管結(jié)構(gòu)高度對稱，器件特性高度對稱，對提升推挽電路(push-pull)設(shè)計能力提供了工藝平臺和重要保障；由于采用6英寸工藝線，因而有效降低了實(shí)際工藝制作成本。
[0023]進(jìn)一步，所述步驟S2形成隔離槽包括:首先在η型外延層上生長一層犧牲氧化層，然后進(jìn)行隔離槽涂膠、曝光，接著進(jìn)行隔離槽氧化層刻蝕、去膠，再利用犧牲氧化層作為掩蔽采用深槽刻蝕機(jī)刻蝕深槽結(jié)構(gòu)，深槽要穿透η型外延層和η型埋層達(dá)到襯底硅片，完成深槽刻蝕后剝離犧牲氧化層形成隔離槽。
[0024]進(jìn)一步，所述步驟S3在隔離槽中進(jìn)行深槽回填和平坦化包括:采用熱氧化和多晶淀積的方式回填深槽，回填之后直接進(jìn)行干法回刻，將深槽之外區(qū)域的回填多晶和氧化層進(jìn)行平坦化刻蝕掉。
[0025]進(jìn)一步，所述步驟S4在平坦化的隔離槽結(jié)構(gòu)上形成集電極結(jié)、有源區(qū)和LOCOS結(jié)構(gòu)包括:首先對位零標(biāo)層的穿透層光刻，進(jìn)行集電極注入;然后進(jìn)行有源區(qū)曝光，對位零標(biāo)層進(jìn)行刻蝕，形成Ε/Β結(jié)構(gòu)有源區(qū)；再進(jìn)行LOCOS氧化形成LOCOS結(jié)構(gòu)，同時氧化過程激活集電區(qū)形成集電極結(jié)。
[0026]進(jìn)一步，所述步驟S6還包括分別進(jìn)行PC光刻用于P型摻雜的掩蔽層和NC光刻用于N型摻雜的掩蔽層。
[0027]進(jìn)一步，所述步驟S7中淀積的TEOS氧化層厚度為650± 100納米。
[0028]進(jìn)一步，所述步驟SlO中Spacer氧化壁側(cè)墻的厚度為48 ±5納米。
[0029]進(jìn)一步，所述步驟SI2中形成的左右對稱L型Spacer氮化娃結(jié)構(gòu)，使得發(fā)射極窗口底部實(shí)際開口即有效發(fā)射極窗口縮小到0.3?0.35微米。
[0030]進(jìn)一步，所述步驟S15還包括在金屬淀積之前，在器件結(jié)構(gòu)的表面淀積上薄層鈾金，進(jìn)行500攝氏度退火，在接觸區(qū)域內(nèi)形成鉑硅化物，從而形成歐姆接觸。
[0031]本發(fā)明還提供一種雙多晶自對準(zhǔn)互補(bǔ)雙極器件結(jié)構(gòu)，所述雙多晶自對準(zhǔn)互補(bǔ)雙極器件結(jié)構(gòu)根據(jù)前述的雙多晶自對準(zhǔn)互補(bǔ)雙極器件結(jié)構(gòu)制作方法制備而成。
【附圖說明】
[0032]圖1是現(xiàn)有技術(shù)提供的雙多晶自對準(zhǔn)互補(bǔ)雙極器件的典型剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033]圖2為本發(fā)明在完成埋層和外延層制作后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034]圖3為本發(fā)明在完成深槽刻蝕后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0035]圖4為本發(fā)明在完成深槽回填和平坦化刻蝕后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0036]圖5為本發(fā)明在完成LOCOS局部氧化后形成有源區(qū)和集電極結(jié)構(gòu)的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0037]圖6為本發(fā)明在完成外基區(qū)多晶(POLYl)淀積的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0038]圖7為本發(fā)明在完成外基區(qū)多晶(POLYl)刻蝕的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0039]圖8為本發(fā)明在完成TEOS氧化層淀積的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0040]圖9為本發(fā)明在完成TEOS氧化層刻蝕的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0041 ]圖10為本發(fā)明在完成EM窗口多晶刻蝕后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0042]圖11為本發(fā)明在完成Spacer氮化娃和Spacer多晶薄膜淀積后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0043]圖12為本發(fā)明在完成Spacer干法回刻后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0044]圖13為本發(fā)明在完成Spacer多晶濕法刻蝕后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0045]圖14為本發(fā)明在完成發(fā)射極多晶(P0LY2)淀積后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0046]圖15為本發(fā)明在完成發(fā)射極多晶(P0LY2)刻蝕和接觸孔刻蝕后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0047]圖16為本發(fā)明在完成金屬化后即形成本發(fā)明最終實(shí)現(xiàn)的對稱L型氮化娃Spacer結(jié)構(gòu)的器件剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0048]圖中，1、襯底硅片；2、n型埋層;3、