專利名稱：雙極晶體管的表面鈍化結構及其制造方法
雙極晶體管的表面鈍化結構及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及半導體領域中的雙極晶體管，尤其涉及一種雙極晶體管的表面 鈍化結構及其制造方法。
背景技術：
目前，通常采用半絕緣多晶娃(Semi-I腹lating Polycrystalline Silicon, SIPOS)作雙極晶體管(Bipolar Junction Transistor, BJT )產品表面的鈍化結 構。傳統(tǒng)的雙極晶體管的SIPOS層直接與發(fā)射區(qū)(Emitter)和基區(qū)(Base)的 硅片表面接觸，由于SIPOS膜層的微導電性，導致雙極晶體管的發(fā)射區(qū)和基區(qū) 之間有復合漏電，造成雙極晶體管的小電流放大倍數(shù)偏小,放大倍數(shù)線性不良。
發(fā)明內容
有鑒于此，有必要提供一種雙極晶體管的表面鈍化結構，能有效消除采用 半絕緣摻氧多晶硅鈍化的雙極晶體管的發(fā)射區(qū)和基區(qū)之間的復合漏電，顯著改 善小電流的放大倍數(shù)及該放大倍數(shù)的線性。
為此，還要提供一種雙極晶體管的表面鈍化結構的制造方法。
一種雙極晶體管的表面鈍化結構，包括SIPOS層、鋁層、氮化硅層，所述 鋁層的部分區(qū)域通過鋁布線光刻去除后生長成氮化硅層，還包括二氧化硅層， 該二氧化硅層位于該雙極晶體管的基區(qū)和發(fā)射區(qū)交界區(qū)域的硅片表面，在該二 氧化硅層上依次為所述SIPOS層、鋁層、氮化硅層。
所述二氧化硅層的厚度應考慮后續(xù)的鋁層覆蓋問題，其厚度小于或等于 15000埃，優(yōu)選的，所述二氧化硅層的厚度為5000 ~ 8000埃。
所述SIPOS層的厚度為4000 ~ 7000埃，根據(jù)擊穿電壓的值，對600 ~ U00V 產品，所述SIPOS層的厚度優(yōu)選為5000埃。
所述SIPOS層的含氧量為15 ~ 30%。
本發(fā)明雙極晶體管的表面鈍化結構的制造方法，包括如下步驟
(1) 在磷主擴的過程中生長二氧化硅層；
(2) 通過光刻和刻蝕去除二氧化硅層，并保留位于基區(qū)和發(fā)射區(qū)交界區(qū)域的二氧化硅層；
(3 )在保留的二氧化硅層上及終端區(qū)的硅片上生長SIPOS層；
(4)蒸發(fā)沉積金屬鋁層，并對該鋁層的部分區(qū)域通過鋁布線光刻去除；
(5 )生長氮化硅層。
所述基區(qū)和發(fā)射區(qū)交界區(qū)域保留的二氧化硅層的厚度小于或等于15000埃。 所述步驟(3)中，保留的二氧化硅層上生長的SIPOS層的厚度為4000~ 7000埃，優(yōu)選的，該SIPOS層的厚度為5000埃。 所述步驟(3 )的SIPOS層的含氧量為15 ~ 30%。
在本發(fā)明中，術語"終端區(qū)"指雙極型晶體管的基區(qū)至芯片邊界的區(qū)域。 本發(fā)明雙極晶體管的表面鈍化結構及其制造方法，能使雙極晶體管對小電 流的放大倍數(shù)顯著增加，且放大倍it的線性得到明顯改善。
圖1是本發(fā)明一較佳實施方式的雙極晶體管的表面鈍化結構示意圖； 圖2是采用本發(fā)明一較佳實施方式的表面鈍化結構的雙極晶體管的放大倍 數(shù)曲線圖。
具體實施方式
下面結合附圖作進一步詳細的說明。
如圖1所示， 一種雙極晶體管的表面鈍化結構，包括SIPOS層、鋁層、氮 化硅層，該鋁層的部分區(qū)域通過鋁布線光刻去除后生長成氮化硅層，該雙極晶 體管的表面鈍化結構還包括二氧化硅層，該二氧化硅層位于基區(qū)和發(fā)射區(qū)交界 區(qū)域的硅片表面，在該二氧化硅層上依次設有SIPOS層、鋁層、氮化硅層?；?區(qū)指雙極晶體管進行摻雜的區(qū)域。二氧化硅層的厚度小于或等于15000埃，因 為二氧化硅層的厚度如果太厚，超過15000埃，會造成臺階，給后續(xù)的步驟帶 來不良影響，經多次實驗得出，二氧化硅層的厚度優(yōu)選5000-8000埃。SIPOS 層的厚度為4000 ~ 7000埃，優(yōu)選為5000埃。
由于雙極晶體管的表面鈍化結構中，與基區(qū)和發(fā)射區(qū)交界區(qū)域的硅片表面 直接接觸的鈍化膜是二氧化硅層，而不是SIPOS層，二氧化硅層為絕緣膜，而 SIPOS層為半絕緣膜，因此，由二氧化硅層直接與基區(qū)和發(fā)射區(qū)交界區(qū)域的硅片表面接觸，可有效防止發(fā)射區(qū)和基區(qū)之間的復合漏電，從而使輸入晶體管的 小電流的放大倍數(shù)顯著增加，且該放大倍數(shù)的線性良好。在該二氧化硅層上沉
積覆蓋的SIPOS層，能對外加電場起到屏蔽作用，有效提高pn結的擊穿電壓。 在鋁層上沉積覆蓋的氮化硅層，可防止水或雜質離子到達珪表面。
雙極晶體管的表面鈍化結構中，基區(qū)和發(fā)射區(qū)交界區(qū)域的二氧化硅層上設 有的SIPOS層的厚度根據(jù)電壓的要求而定，對于集電極-基極擊穿電壓(BVcbo) 在1200V以內的產品，其SIPOS層的厚度優(yōu)選為5000埃。SIPOS層的含氧量 對于形成高質量的表面鈍化結構很關鍵，因為SIPOS層的含氧量偏高將接近 Si02，而偏低則趨向于多晶硅，本實施例中SIPOS層的含氧量為15~30%。
一種雙極晶體管的表面鈍化結構的制造方法，包括如下步驟
(1) 在磷主擴的過程中生長二氧化硅層，所述磷主擴之前還可包括先前的 一次氧化、硼退火、硼主擴、磷預擴等工步。
(2) 通過光刻和刻蝕去除二氧化硅層，同時保留位于基區(qū)和發(fā)射區(qū)交界區(qū) 域的二氧化硅層，并根據(jù)產品的要求光刻出引線接觸孔，該基區(qū)和發(fā)射區(qū)交界 區(qū)域保留的二氧化硅層的厚度小于或等于15000埃。
(3 )在保留的二氧化硅層上及終端區(qū)的硅片上生長SIPOS層，并根據(jù)產品 的要求光刻出引線接觸孔，該生長在二氧化硅層上的SIPOS層的厚度為4000 ~ 7000埃，優(yōu)選的，該SIPOS層的厚度為5000埃；該生長在終端區(qū)的^f圭片上的 SIPOS層的厚度為保留的二氧化硅層厚度與該二氧化硅層上SIPOS層的厚度之 和；SIPOS層的含氧量為15 ~ 30%，該SIPOS層通過常規(guī)的化學氣相沉積工藝 生長而成；上述終端區(qū)為雙極型晶體管的基區(qū)至芯片邊界的區(qū)域(見圖1)。
(4) 采用常規(guī)的電子蒸發(fā)工藝蒸發(fā)沉積金屬鋁層，并對該鋁層的部分區(qū)域 通過鋁布線光刻去除，該鋁層的厚度通常為30000 ~ 50000埃；
(5) 采用常規(guī)的化學氣相沉積工藝生長氮化硅層，該氮化硅層的厚度通常 為3000 ~ 5000埃。
本發(fā)明表面鈍化結構的制造方法的步驟(3 )中，生長SIPOS層的化學氣相 沉積反應，是由反應物珪烷(SiH4 )和N20,在其流量比(SiH4: N20)為1.5 ~ 2，反應溫度為640~650°C，壓強為200~300毫托的條件下進行反應，該壓強 由真空機械泵控制。
采用上述表面鈍化結構的雙極晶體管，可有效消除采用半絕緣多晶硅鈍化的雙極晶體管的發(fā)射區(qū)和基區(qū)之間的復合漏電，顯著改善小電流的放大倍數(shù)及
該放大倍數(shù)的線性，使放大倍數(shù)(hFE)不小于要求的某一特定值，例如，可以 使常溫(T=300K)、 Vce=5V、 Ic=lmA條件下的放大倍數(shù)(hFE)下限值達到8 的要求。使用上述表面鈍化結構的雙極晶體管，能得到如圖2所示的;^文大倍數(shù) 曲線圖，在圖2中，曲線l、 2分別代表在125。C、 25。C兩個不同溫度下的值。 按雙極晶體管的特性，不同溫度下的放大倍數(shù)會因載流子運動速度的不同而有 差異。
以上所述具體實施方式
較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發(fā)明 專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離 本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護 范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。
權利要求
1. 一種雙極晶體管的表面鈍化結構，包括SIPOS層、鋁層、氮化硅層，所述鋁層的部分區(qū)域通過鋁布線光刻去除后生長成氮化硅層，其特征在于，還包括二氧化硅層，該二氧化硅層位于該雙極晶體管的基區(qū)和發(fā)射區(qū)交界區(qū)域的硅片表面，在該二氧化硅層上依次為所述SIPOS層、鋁層、氮化硅層。
2. 根據(jù)權利要求1所述的表面鈍化結構，其特征在于，所述二氧化硅層的 厚度小于或等于15000埃。
3. 根據(jù)權利要求2所述的表面鈍化結構，其特征在于，所述二氧化硅層的 厚度為5000 ~ 8000埃。
4. 根據(jù)權利要求1所述的表面鈍化結構，其特征在于，所述SIPOS層的厚 度為4000 ~ 7000埃，該SIPOS層的含氧量為15 ~ 30%。
5. 根據(jù)權利要求4所述的表面鈍化結構，其特征在于，所述SIPOS層的厚 度為5000埃。
6. —種雙極晶體管的表面鈍化結構的制造方法，其特征在于，包括如下步驟(1) 在磷主擴的過程中生長二氧化硅層；(2) 通過光刻和刻蝕去除二氧化硅層，并保留位于基區(qū)和發(fā)射區(qū)交界區(qū)域 的二氧化硅層；(3 )在保留的二氧化硅層上及終端區(qū)的硅片上生長SIPOS層；(4) 蒸發(fā)沉積金屬鋁層，并對該鋁層的部分區(qū)域通過鋁布線光刻去除；(5) 生長氮化硅層。
7. 根據(jù)權利要求6所述的制造方法，其特征在于，所述基區(qū)和發(fā)射區(qū)交界 區(qū)域保留的二氧化硅層的厚度小于或等于15000埃。
8. 根據(jù)權利要求6所述的制造方法，其特征在于，所述步驟(3)中，保留 的二氧化硅層上生長的SIPOS層的厚度為4000 ~ 7000埃。
9. 根據(jù)權利要求8所述的制造方法，其特征在于，所述保留的二氧化硅層 上生長的SIPOS層的厚度為5000埃。
10. 根據(jù)權利要求6所述的制造方法，其特征在于，所述步驟(3 )的SIPOS 層的含氧量為15~30%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種雙極晶體管的表面鈍化結構，包括SIPOS層、鋁層、氮化硅層，所述鋁層的部分區(qū)域通過鋁布線光刻去除后生長成氮化硅層，還包括二氧化硅層，該二氧化硅層位于該雙極晶體管的基區(qū)和發(fā)射區(qū)交界區(qū)域的硅片表面，在該二氧化硅層上依次為所述SIPOS層、鋁層、氮化硅層。本發(fā)明還公開了一種雙極晶體管的表面鈍化結構的制造方法。本發(fā)明能使雙極晶體管對小電流的放大倍數(shù)顯著增加，且該放大倍數(shù)的線性得到明顯改善。
文檔編號H01L29/66GK101521223SQ20081021738
公開日2009年9月2日 申請日期2008年11月19日 優(yōu)先權日2008年11月19日
發(fā)明者汪德文 申請人:深圳深愛半導體有限公司