專利名稱：一種雙極型多晶發(fā)射極超高頻縱向晶體管的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種雙極型多晶發(fā)射極超高頻縱向晶體管的制造方法，該晶體管特別適用于一些高頻的工作領(lǐng)域，例如，應(yīng)用在有線電視，通訊裝置的運(yùn)行及其它終端設(shè)備中。
背景技術(shù)：
在有線電視，通訊裝置的運(yùn)行及其它終端設(shè)備中所使用的晶體管信號(hào)放大電路往往要求其能在高頻狀態(tài)下仍處于工作狀態(tài)，并能夠正常放大信號(hào)。
而現(xiàn)有晶體管在用作交流信號(hào)放大時(shí)，往往其放大信號(hào)的能力與交流信號(hào)的頻率有關(guān)，隨著信號(hào)頻率的增大，晶體管的放大能力將顯著降低，從而導(dǎo)致整個(gè)放大電路無法正常工作。
對(duì)于一般要求的晶體管制造方法，參見圖1～-5。
參見圖1，選擇一種N+型半導(dǎo)體硅襯底10’，然后在該襯底上通過外延的方法生成一層硅外延12’，在硅外延通過高溫氧化生長一層厚厚的二氧化硅13’，用光刻和濕法腐蝕的方法，開出需要做晶體管的區(qū)域，其他區(qū)域的氧化層保留作為晶體管之間的電學(xué)隔離13’，在需要制作晶體管的區(qū)域注入P型雜質(zhì)(B或BF2)，形成基區(qū)14’。
參見圖2，采用光刻和注入的方法形成非本征基區(qū)15’，非本征基區(qū)需要較大劑量的P型摻雜(B或BF2)；參見圖3，采用光刻和注入的方法形成發(fā)射區(qū)16’，為了提高發(fā)射效率，需要較大劑量的N型摻雜(P或AS)；參見圖4，采用高溫過程對(duì)摻入的雜質(zhì)進(jìn)行活化和推進(jìn)，形成發(fā)射區(qū)16’和非本征基區(qū)15’，并開出這些區(qū)域的接觸孔，其中17’為氧化層，以后作為電極之間的隔離；參見圖5，濺射一層ALSI，采用光刻和刻蝕的方法形成發(fā)射區(qū)和基區(qū)電極18’。
根據(jù)圖1～5所示流程制造出的NPN-硅外延縱向晶體管具有以下缺點(diǎn)1)晶體管的特征頻率低，當(dāng)交流信號(hào)頻率較高時(shí)(＞1GHZ)，該晶體管交流放大系數(shù)基本降低到零，無法完成高頻交流信號(hào)的放大功能；2)晶體管的橫向及縱向尺寸較大，增大了晶體管的面積，增加了寄生參數(shù)的影響，增大了寄生電容，不利于集成度的提高，從而提高了生產(chǎn)成本；3)晶體管的噪聲系數(shù)較大，飽和壓降比較高，為了保證晶體管一定直流放大倍數(shù)，需要保證基區(qū)有一定方塊電阻，為了保證放大倍數(shù)，基區(qū)方塊電阻往往較大，這樣就造成了很大的噪聲系數(shù)，較高的飽和壓降；4)晶體管的性能受到對(duì)準(zhǔn)精度的影響，要制作尺寸小的晶體管需要采用更高精度的光刻機(jī)，提高了制程的復(fù)雜度，提高了生產(chǎn)的成本。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供了一種能簡化了制程的復(fù)雜度、降低了生產(chǎn)成本的雙極型多晶發(fā)射極超高頻(特征頻率Ft＞7GHZ)縱向晶體管的制造方法，通過該方法所制造的晶體管提高了特征頻率和集成度，同時(shí)降低噪聲。
本發(fā)明所提供的一種雙極型多晶發(fā)射極超高頻縱向晶體管的制造方法，包括下列步驟選擇一種高濃度摻雜的硅襯底；在該襯底上形成硅外延層；在外延層上形成局部的厚氧化層作為器件之間的隔離；在非隔離區(qū)域注入P型雜質(zhì)形成基區(qū)；在基區(qū)選定區(qū)域中再注入大劑量P型雜質(zhì)形成非本征基區(qū)；在基區(qū)上面淀積一層SI3N4；去除位于非本征基區(qū)和后來作為發(fā)射區(qū)所在區(qū)域上面的SI3N4；濕法腐蝕去除位于發(fā)射區(qū)上的氧化層，形成接觸孔；清洗接觸孔區(qū)域，淀積一層摻入N型雜質(zhì)的多晶硅；雜質(zhì)推進(jìn)形成發(fā)射區(qū)和基區(qū)；推進(jìn)完成后，去除位于基區(qū)的氧化層；濺射并形成ALSI電極。
在上述的雙極型多晶發(fā)射極超高頻縱向晶體管的制造方法中，非本征基區(qū)的方塊電阻約為80歐姆/□。
在上述的雙極型多晶發(fā)射極超高頻縱向晶體管的制造方法中，本征基區(qū)的方塊電阻約為2K歐姆/□。
在上述的雙極型多晶發(fā)射極超高頻縱向晶體管的制造方法中，接觸孔區(qū)域包含發(fā)射區(qū)所在區(qū)域。
在上述的雙極型多晶發(fā)射極超高頻縱向晶體管的制造方法中，非本征基區(qū)的區(qū)域包含部分接觸孔的區(qū)域。
在上述的雙極型多晶發(fā)射極超高頻縱向晶體管的制造方法中，在多晶沉積前采用100∶1比例的HF酸液清洗接觸孔區(qū)域，然后立刻進(jìn)爐管進(jìn)行多晶沉積。
在上述的雙極型多晶發(fā)射極超高頻縱向晶體管的制造方法中，在多晶沉積后的推進(jìn)采用低于1000C的低溫推進(jìn)。
在上述的雙極型多晶發(fā)射極超高頻縱向晶體管的制造方法中，多晶硅沉積的厚度為1900A。
采用上述的制造方法，為了克服現(xiàn)有制程中的第一個(gè)缺點(diǎn)，晶體管發(fā)射區(qū)的接觸不再是ALSI和SI接觸，而是在ALSI和SI之間加入了一層多晶硅。并且發(fā)射區(qū)的形成不再是直接注入推進(jìn)后形成，而是通過摻雜的多晶硅推進(jìn)后，將多晶硅中的雜質(zhì)推進(jìn)入硅中形成發(fā)射區(qū)，這樣的發(fā)射區(qū)能產(chǎn)生很高的發(fā)射效率，從而提高了晶體管的特征頻率；為了克服現(xiàn)有制程中的第二個(gè)缺點(diǎn)，采用較低的推進(jìn)時(shí)間和溫度，減少了縱向尺寸，降低寄生電容對(duì)它的影響，同時(shí)將發(fā)射區(qū)和發(fā)射區(qū)的接觸孔成為同一區(qū)域，減少了發(fā)射區(qū)的橫向尺寸，這樣大大減少了晶體管的橫向尺寸；為了克服現(xiàn)有制程中的第三個(gè)缺點(diǎn)，采用提高基區(qū)電阻來調(diào)節(jié)直流放大倍數(shù)，這樣，同時(shí)就降低了噪聲和飽和壓降；為了克服現(xiàn)有制程中的第四個(gè)缺點(diǎn)，采用自動(dòng)套準(zhǔn)的流程，即先去除SI3N4，開出接觸孔區(qū)域，然后直接用剩下的SI3N4作為保護(hù)層，濕法腐蝕SIO2，就開出了發(fā)射區(qū)和非本征基區(qū)，這樣消除了晶體管較小時(shí)的套準(zhǔn)精度問題，降低了制程的復(fù)雜度，降低了成本。


圖1～-5是通常的縱向NPN雙極型硅外延晶體管制造流程剖面圖；圖5是通常的縱向NPN雙極型硅外延晶體管的剖面圖；圖6～9是本發(fā)明提供的一種雙極型多晶發(fā)射極超高頻縱向NPN雙極型硅外延晶體管制造流程剖面圖；圖9是是本發(fā)明提供的一種雙極型多晶發(fā)射極超高頻縱向NPN雙極型硅外延晶體管的剖面圖。
具體實(shí)施例方式
圖9是本發(fā)明提供的一種雙極型多晶發(fā)射極超高頻縱向NPN雙極型硅外延晶體管的剖面圖。參見圖9，在N+型半導(dǎo)體襯底10的頂部形成N-型半導(dǎo)體外延12；在半導(dǎo)體外延非器件區(qū)域生長一層較厚的氧化層13，作為器件之間的隔離；在隔離之間的區(qū)域摻入P型雜質(zhì)作為整個(gè)基區(qū)14；在基區(qū)上開出一些區(qū)域作為非本征基區(qū)15，重?fù)饺隤型雜質(zhì)；在基區(qū)上開出發(fā)射區(qū)，淀積一層重?fù)絅型雜質(zhì)的多晶20；在爐管中作熱推進(jìn)，將多晶中的雜質(zhì)推入外延中，形成發(fā)射區(qū)16；然后開出發(fā)射區(qū)16和非本征基區(qū)的接觸孔15，淀積入AL電極18；由于采用了自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)的工藝，17為SI3N4和SIO2，作為電極之間的隔離以及注入的掩蔽層。上述工序完成后，淀積上鈍化層保護(hù)層，并開出發(fā)射極和基極的電極，然后在硅片背面征上一層金，形成集電極的電極，這樣就完成了一個(gè)雙極型多晶發(fā)射極超高頻縱向NPN雙極型硅外延晶體管。
下面將詳細(xì)描述上述雙極型多晶發(fā)射極超高頻縱向NPN雙極型硅外延晶體管的制造方法。
圖6～9是本發(fā)明提供的一種雙極型多晶發(fā)射極超高頻縱向NPN雙極型硅外延晶體管制造流程剖面圖。
參見圖6，選擇一種N+型半導(dǎo)體硅襯底10，然后在該襯底上通過外延的方法生成一層硅外延12，在硅外延通過高溫氧化生長一層厚厚的二氧化硅13，用光刻和濕法腐蝕的方法，開出需要做晶體管的區(qū)域，其他區(qū)域的氧化層保留作為晶體管之間的電學(xué)隔離13，在晶體管的區(qū)域注入P型雜質(zhì)(B或BF2)，形成基區(qū)14。
參見圖7，采用光刻和注入的方法形成非本征基區(qū)15，為了避免生成的晶體管飽和壓降較高，非本征基區(qū)需要較大劑量的P型摻雜(B或BF2)。非本征基區(qū)的區(qū)域包含部分接觸孔的區(qū)域。實(shí)際上，在接觸孔這個(gè)層次就確定了發(fā)射區(qū)的區(qū)域，在接下來的淀積上摻雜多晶硅并推進(jìn)后，就直接形成了發(fā)射區(qū)，這就是自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)的工藝。非本征基區(qū)的方塊電阻約為80歐姆/□，所述本征基區(qū)的方塊電阻約為2K歐姆/□。
參見圖8，在晶體管區(qū)域采用汽相淀積的方法生成一層多晶，在多晶沉積前采用100∶1比例的HF酸液清洗接觸孔區(qū)域120秒，然后再立刻進(jìn)爐管進(jìn)行多晶沉積。多晶硅沉積的厚度為1900A。對(duì)多晶使用注入進(jìn)行N型雜質(zhì)的重?fù)诫s，為了保證器件的漏電較小，我們一般采用AS，而不采用P。摻雜完成后采用光刻和刻蝕的方法，保留在發(fā)射區(qū)上面的多晶20，采用低于1000C的低溫推進(jìn)，將注入在多晶內(nèi)的AS雜質(zhì)適當(dāng)推入到硅外延中，形成了發(fā)射區(qū)16，接觸孔區(qū)域包含發(fā)射區(qū)所在區(qū)域。然后，濺射一層ALSI合金，并通過光刻和刻蝕的方法，保留在發(fā)射區(qū)和非本征基區(qū)上的ALSI，分別作為發(fā)射極和基極的電極18。
綜上所述，本發(fā)明采用多晶硅作為發(fā)射極接觸，通過該種特殊接觸方式，提高了特征頻率，減小了發(fā)射區(qū)面積，減小了晶體管的面積，并且減小了發(fā)射區(qū)和基區(qū)的結(jié)深，這些都減小了晶體管的縱向和橫向尺寸，提高了集成度，并且采用自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)工藝，又簡化了制程的復(fù)雜度，降低了生產(chǎn)成本，同時(shí)使用多晶硅發(fā)射極，產(chǎn)生了相對(duì)于普通晶體管更高地直流放大倍數(shù)，因此可以通過降低基區(qū)電阻適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)適當(dāng)?shù)闹绷鞣糯蟊稊?shù)，同時(shí)降低了噪聲。
權(quán)利要求
1.一種雙極型多晶發(fā)射極超高頻縱向晶體管的制造方法，包括下列步驟選擇一種高濃度摻雜的硅襯底；在該襯底上形成硅外延層；在外延層上形成局部的厚氧化層作為器件之間的隔離；在非隔離區(qū)域注入P型雜質(zhì)形成基區(qū)；在基區(qū)選定區(qū)域中再注入大劑量P型雜質(zhì)形成非本征基區(qū)；在基區(qū)上面淀積一層SI3N4；去除位于非本征基區(qū)和后來作為發(fā)射區(qū)所在區(qū)域上面的SI3N4；濕法腐蝕去除位于發(fā)射區(qū)上的氧化層，形成接觸孔；清洗接觸孔區(qū)域，淀積一層摻入N型雜質(zhì)的多晶硅；雜質(zhì)推進(jìn)形成發(fā)射區(qū)和基區(qū)；推進(jìn)完成后，去除位于基區(qū)的氧化層；濺射并形成ALSI電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙極型多晶發(fā)射極超高頻縱向晶體管的制造方法，其特征在于所述非本征基區(qū)的方塊電阻約為80歐姆/□。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙極型多晶發(fā)射極超高頻縱向晶體管的制造方法，其特征在于所述本征基區(qū)的方塊電阻約為2K歐姆/□。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙極型多晶發(fā)射極超高頻縱向晶體管的制造方法，其特征在于所述接觸孔區(qū)域包含發(fā)射區(qū)所在區(qū)域。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙極型多晶發(fā)射極超高頻縱向晶體管的制造方法，其特征在于所述非本征基區(qū)的區(qū)域包含部分接觸孔的區(qū)域。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙極型多晶發(fā)射極超高頻縱向晶體管的制造方法，其特征在于在所述多晶沉積前采用100∶1比例的HF酸液清洗接觸孔區(qū)域，然后立刻進(jìn)爐管進(jìn)行多晶沉積。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙極型多晶發(fā)射極超高頻縱向晶體管的制造方法，其特征在于在所述多晶沉積后的推進(jìn)采用低于1000C的低溫推進(jìn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙極型多晶發(fā)射極超高頻縱向晶體管的制造方法，其特征在于所述多晶硅沉積的厚度為1900A。
全文摘要
一種雙極型多晶發(fā)射極超高頻縱向晶體管的制造方法在襯底上形成硅外延層；在外延層上形成局部的厚氧化層作為器件之間的隔離；在非隔離區(qū)域注入P型雜質(zhì)形成基區(qū)；在基區(qū)選定區(qū)域中再注入大劑量P型雜質(zhì)形成非本征基區(qū)；在基區(qū)上面淀積一層SI
文檔編號(hào)H01L21/02GK1797721SQ20041009904
公開日2006年7月5日 申請(qǐng)日期2004年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月27日
發(fā)明者張健亮 申請(qǐng)人:上海貝嶺股份有限公司