專利名稱：具有表面防護(hù)的雙極性接面晶體管及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有表面防護(hù)的雙極性接面晶體管(bipolar junctiontransistor, BJT)及其制造方法；特別是指一種利用柵極結(jié)構(gòu)覆蓋基極接觸區(qū)與射極間的部分基板表面以降低表面漏電流的雙極性接面晶體管及其制造方法。
背景技術(shù)：
圖I顯示一種雙極性接面晶體管剖視圖，其結(jié)構(gòu)如下。于P型基板11中形成絕緣結(jié)構(gòu)12,絕緣結(jié)構(gòu)12例如為區(qū)域氧化(local oxidationof silicon, L0C0S)結(jié)構(gòu)。于P型基板11中，形成N型集極13、P型基極14、與N型射極15 ;于集極13中，形成N型集極接觸區(qū)16 ;于基極14中，形成P型基極接觸區(qū)17。當(dāng)制造雙極性接面晶體管時，若與其它金屬氧化物半導(dǎo)體(metal oxide semiconductor, M0S)元件整合于同一基板，例如制造雙極性互補(bǔ)金屬氧化物(BiCMOS)半導(dǎo)體元件時，在MOS元件制造流程中，許多的蝕刻工藝，例如柵 極蝕刻或門極結(jié)構(gòu)間隔層(spacer)的自我對準(zhǔn)蝕刻，皆會對基板表面造成損傷或缺陷。尤其在基極接觸區(qū)與射極間的基板表面的損傷或缺陷，會導(dǎo)致元件表面漏電流，進(jìn)而降低BJT元件的電流增益。有鑒于此，本發(fā)明即針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種具有表面防護(hù)而能降低
表面漏電流的雙極性接面晶體管及其制造方法，可通過表面防護(hù)，降低元件制造過程中，在
元件表面，尤其在基極與射極接面的損傷，以降低元件表面漏電流，增加BJT元件的電流增.、
Mo

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足與缺陷，提出一種具有表面防護(hù)的雙極性接面晶體管及其制造方法。為達(dá)成以上目的，就其中一個觀點(diǎn)而言，本發(fā)明提供了一種具有表面防護(hù)的雙極性接面晶體管，形成于一基板中，包含形成于該基板中的第一導(dǎo)電型基極、第二導(dǎo)電型射極、與第二導(dǎo)電型集極，其中，該基極介于該射極與集極之間并分隔該射極與集極，且該基極包括一基極接觸區(qū)，用以作為該基極的電性接點(diǎn)；以及一柵極結(jié)構(gòu)形成于該基板表面上，且該柵極結(jié)構(gòu)介于該基極接觸區(qū)與該射極之間。就另一觀點(diǎn)而言，本發(fā)明提供了一種具有表面防護(hù)的雙極性接面晶體管制造方法，包含提供一基板，并于該基板中形成第一導(dǎo)電型基極、第二導(dǎo)電型射極、與第二導(dǎo)電型集極，其中，該基極介于該射極與集極之間并分隔該射極與集極，且該基極包括一基極接觸區(qū)，用以作為該基極的電性接點(diǎn)；以及于該基板表面上形成一柵極結(jié)構(gòu)，且該柵極結(jié)構(gòu)由該基板表面上覆蓋該基極與該射極的接面。上述元件與制造方法中，該柵極結(jié)構(gòu)宜電性連接至一已知的電位。上述元件與制造方法，如應(yīng)用在BiCMOS半導(dǎo)體元件制造流程中，則工藝中另還會制作金屬氧化物半導(dǎo)體元件，此時該金屬氧化物半導(dǎo)體元件的柵極結(jié)構(gòu)和上述雙極性接面晶體管中的柵極結(jié)構(gòu)可以利用相同工藝步驟來形成，而不需另外增加工藝步驟。下面通過具體實(shí)施例詳加說明，當(dāng)更容易了解本發(fā)明的目的、技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)及其所達(dá)成的功效。


圖I顯示一種雙極性接面晶體管剖視圖；圖2A-2C顯示本發(fā)明的第一個實(shí)施例的 制造流程剖視示意圖；圖3A-3E顯示本發(fā)明的第二個實(shí)施例；圖4顯示本發(fā)明的第三個實(shí)施例；圖5顯示本發(fā)明的第四個實(shí)施例；圖6顯示本發(fā)明的第五個實(shí)施例。圖中符號說明11 基板12絕緣結(jié)構(gòu)I3 集極14 基極15 射極16集極接觸區(qū)17基極接觸區(qū)18，18a柵極結(jié)構(gòu)19 光阻20 導(dǎo)線
具體實(shí)施例方式本發(fā)明中的圖式均屬示意，主要意在表示工藝步驟以及各層之間的上下次序關(guān)系，至于形狀、厚度與寬度則并未依照比例繪制。請參閱圖2A-2C，顯示本發(fā)明的第一個實(shí)施例的制造流程剖視示意圖。請參閱圖2A,首先,提供第一導(dǎo)電型基板11，例如但不限于P型基板，于第一導(dǎo)電型基板11中，形成第二導(dǎo)電型集極13、第一導(dǎo)電型基極14、以及絕緣結(jié)構(gòu)12，其中，絕緣結(jié)構(gòu)12例如可為但不限于LOCOS結(jié)構(gòu)或淺溝槽絕緣(shallow trench isolation, STI)結(jié)構(gòu)。接著，請參閱圖2B,于第一導(dǎo)電型基板11中，形成第二導(dǎo)電型射極15、第二導(dǎo)電型集極接觸區(qū)16、與第一導(dǎo)電型基極接觸區(qū)17，其中，基極14介于射極15與集極13之間并分隔射極15與集極13，且基極接觸區(qū)17用以作為基極14的電性接點(diǎn)。然后，請參閱圖2C，于基板11表面上，形成柵極結(jié)構(gòu)18，且較佳宜使柵極結(jié)構(gòu)18覆蓋基極接觸區(qū)17與射極15間的部分或全部基板11表面。其中，集極13、基極14、射極15、集極接觸區(qū)16、與基極接觸區(qū)17可通過微影技術(shù)、部分或全部的柵極結(jié)構(gòu)18或部分絕緣結(jié)構(gòu)12的屏蔽，并以離子植入技術(shù)，將第一導(dǎo)電型或第二導(dǎo)電型雜質(zhì)，以加速離子的形式，植入定義的區(qū)域內(nèi)。其中，絕緣結(jié)構(gòu)12用以隔開集極接觸區(qū)16與基極14。由于柵極結(jié)構(gòu)18的保護(hù)，于形成柵極結(jié)構(gòu)18或后續(xù)工藝中需要進(jìn)行蝕刻時，部分基極接觸區(qū)17與射極15間的部分基板表面將相對地不會受到損傷或產(chǎn)生缺陷，因此在雙極性接面晶體管操作時，可降低元件表面的漏電流，改善元件特性。圖3A-3E，顯示本發(fā)明的第二個實(shí)施例的制造流程剖視示意圖。與第一個實(shí)施例不同的是，本實(shí)施例顯示一種BiCMOS制造流程中，利用柵極結(jié)構(gòu)18、光阻19、與/或絕緣結(jié)構(gòu)12來定義射極15與集極接觸區(qū)16。請參閱圖3A，首先，提供第一導(dǎo)電型基板11，例如但不限于P型基板，于第一導(dǎo)電型基板11中，形成第二導(dǎo)電型集極13、第一導(dǎo)電型基極14、以及絕緣結(jié)構(gòu)12，其中，絕緣結(jié)構(gòu)12例如可為但不限于LOCOS結(jié)構(gòu)或STI結(jié)構(gòu)；其中，第二導(dǎo)電型集極13例如可利用第一導(dǎo)電型基板11中，且位于上方的第二導(dǎo)電型磊晶層來形成。接著，請參閱圖3B，于第一導(dǎo)電型基板11表面上，形成柵極結(jié)構(gòu)18，柵極結(jié)構(gòu)18較佳宜利用基板11中，在CMOS區(qū)域中形成柵極結(jié)構(gòu)的相同工藝來形成。然后，請參閱圖3C，于基板11中，利用在CMOS區(qū)域中形成第二導(dǎo)電型區(qū)域(例如但不限于為第二導(dǎo)電型源 極與汲極)的光阻19、部分柵極結(jié)構(gòu)18、與部分絕緣結(jié)構(gòu)12作為屏蔽，將第二導(dǎo)電型雜質(zhì)，以離子植入技術(shù)，如圖中虛線箭頭所示意，植入基板11中，以形成第二導(dǎo)電型射極15、與第二導(dǎo)電型集極接觸區(qū)16，其中，離子植入的工藝步驟，較佳地利用在CMOS區(qū)域中形成第二導(dǎo)電型區(qū)域的相同工藝來形成，例如但不限于源極與汲極的工藝步驟。接下來請參閱圖3D，利用在CMOS區(qū)域中形成第一導(dǎo)電型區(qū)域(例如但不限于為第一導(dǎo)電型本體區(qū))的微影工藝步驟與離子植入工藝步驟(如圖中虛線箭頭所示意)，并利用柵極結(jié)構(gòu)18與絕緣結(jié)構(gòu)12作為屏蔽，形成第一導(dǎo)電型基極接觸區(qū)17，且基極接觸區(qū)17用以作為基極14的電性接點(diǎn)。移除光阻19之后，如圖3E所示，形成本實(shí)施例元件的剖面示意圖。在本實(shí)施例中，由于利用柵極結(jié)構(gòu)18定義基極接觸區(qū)17與射極15，因此，柵極結(jié)構(gòu)18會覆蓋大部分的基極接觸區(qū)17與射極15間的基板11表面。其中，絕緣結(jié)構(gòu)12用以隔開集極接觸區(qū)16與基極14。圖4顯示本發(fā)明的第三個實(shí)施例。本實(shí)施例與第二個實(shí)施例不同之處在于柵極結(jié)構(gòu)18通過導(dǎo)線20電性連接至射極15。圖5顯示本發(fā)明的第四個實(shí)施例，與第二個實(shí)施例不同的是，柵極結(jié)構(gòu)18通過導(dǎo)線20電性連接至接地電位或預(yù)設(shè)電位。事實(shí)上本發(fā)明中的柵極結(jié)構(gòu)18目的僅是在工藝上保護(hù)基板11表面免于被蝕刻工藝造成損傷或缺陷，而并不提供任何電路上的作用，故其電位并不重要，但為了避免柵極結(jié)構(gòu)18浮接而無法控制其電位，造成不必要的干擾效應(yīng)，因此宜將柵極結(jié)構(gòu)18電性連接至一個已知的電位。圖6顯示本發(fā)明的第五個實(shí)施例，本實(shí)施例旨在說明，在金屬氧化物半導(dǎo)體元件制造流程中，制作一個衍生的雙極性接面晶體管，也就是在基板11中除了金屬氧化物半導(dǎo)體元件外，另還會制作雙極性接面晶體管，整合于同一基板11中，例如在制作該金屬氧化物半導(dǎo)體元件的柵極結(jié)構(gòu)18a時，可以利用相同工藝步驟來形成柵極結(jié)構(gòu)18，而不需另外增加工藝步驟。相似地，第二導(dǎo)電型集極13、第一導(dǎo)電型基極14、第二導(dǎo)電型射極15、第二導(dǎo)電型集極接觸區(qū)16、第一導(dǎo)電型基極接觸區(qū)17，分別例如但不限于利用金屬氧化物半導(dǎo)體元件中的第二導(dǎo)電型阱區(qū)(未示出)、第一導(dǎo)電型阱區(qū)(未示出)、第二導(dǎo)電型源極15a、第二導(dǎo)電型汲極16a、第一導(dǎo)電型本體區(qū)(未示出)的相同工藝步驟來形成，而不需另外增加工藝步驟。以上已針對較佳實(shí)施例來說明本發(fā)明，只是以上所述，僅為使本領(lǐng)域技術(shù)人員易于了解本發(fā)明的內(nèi)容，并非用來限定本發(fā)明的權(quán)利范圍。在本發(fā)明的相同精神下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以思及各種等效變化。例如，在不影響元件主要的特性下，可加入其它工藝步驟或 結(jié)構(gòu)，如深阱區(qū)等；又如，微影技術(shù)并不限于光罩技術(shù)，亦可包含電子束微影技術(shù)；再如，本發(fā)明亦可以應(yīng)用于其它結(jié)構(gòu)或布局形式的BJT元件，例如不具有絕緣結(jié)構(gòu)的BJT元件，而非限制于各實(shí)施例所示的BJT結(jié)構(gòu)與布局。本發(fā)明的范圍應(yīng)涵蓋上述及其它所有等效變化。
權(quán)利要求
1.ー種具有表面防護(hù)的雙極性接面晶體管，形成于一基版中，其特征在于，包含 形成于該基板中的第一導(dǎo)電型基極、第二導(dǎo)電型射極、與第二導(dǎo)電型集極，其中，該基極介于該射極與集極之間并分隔該射極與集極，且該基極包括一基極接觸區(qū)，用以作為該基極的電性接點(diǎn)；以及 ー柵極結(jié)構(gòu)形成于該基板表面上，且該柵極結(jié)構(gòu)介于該基極接觸區(qū)與該射極之間。
2.如權(quán)利要求I所述的具有表面防護(hù)的雙極性接面晶體管，其中，該柵極結(jié)構(gòu)電性連接至該射極、一接地電位、或一預(yù)設(shè)電位。
3.如權(quán)利要求I所述的具有表面防護(hù)的雙極性接面晶體管，其中，該基板中還包含一金屬氧化物半導(dǎo)體元件，該金屬氧化物半導(dǎo)體元件具有另ー柵極結(jié)構(gòu)，與該柵極結(jié)構(gòu)利用相同エ藝步驟形成。
4.如權(quán)利要求I所述的具有表面防護(hù)的雙極性接面晶體管，其中，還包含 一第二導(dǎo)電型集極接觸區(qū)，形成于該集極中；以及 至少ー絕緣結(jié)構(gòu)，以隔開集極接觸區(qū)與該基板。
5.ー種具有表面防護(hù)的雙極性接面晶體管制造方法，其特征在于，包含 提供一基板，并于該基板中形成第一導(dǎo)電型基極、第二導(dǎo)電型射極、與第二導(dǎo)電型集極，其中，該基極介于該射極與集極之間并分隔該射極與集極，且該基極包括一基極接觸區(qū)，用以作為該基極的電性接點(diǎn)；以及 于該基板表面上形成ー柵極結(jié)構(gòu)，且該柵極結(jié)構(gòu)介于該基極接觸區(qū)與該射極之間。
6.如權(quán)利要求5所述的具有表面防護(hù)的雙極性接面晶體管制造方法，其中，該柵極結(jié)構(gòu)電性連接至該射極、一接地電位、或一預(yù)設(shè)電位。
7.如權(quán)利要求5所述的具有表面防護(hù)的雙極性接面晶體管制造方法，其中，該基板中還包含一金屬氧化物半導(dǎo)體元件，該金屬氧化物半導(dǎo)體元件具有另ー柵極結(jié)構(gòu)，與該柵極結(jié)構(gòu)利用相同エ藝步驟形成。
8.如權(quán)利要求5所述的具有表面防護(hù)的雙極性接面晶體管制造方法，其中還包含 于該集極中形成一第二導(dǎo)電型集極接觸區(qū)；以及 形成至少ー絕緣結(jié)構(gòu)，以隔開集極接觸區(qū)與該基板。
全文摘要
本發(fā)明提出一種具有表面防護(hù)的雙極性接面晶體管(bipolarjunction transistor，BJT)及其制造方法。該雙極性接面晶體管，形成于基板中，包含形成于基板中的第一導(dǎo)電型基極、第二導(dǎo)電型射極、與第二導(dǎo)電型集極，其中，第一導(dǎo)電型基極介于第二導(dǎo)電型射極與第二導(dǎo)電型集極之間并分隔第二導(dǎo)電型射極與第二導(dǎo)電型集極，且基極包括基極接觸區(qū)，用以作為基極的電性接點(diǎn)；以與門極結(jié)構(gòu)形成于基板表面上，且柵極結(jié)構(gòu)介于基極接觸區(qū)與第二導(dǎo)電型射極之間。
文檔編號H01L29/73GK102694016SQ20111008005
公開日2012年9月26日 申請日期2011年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月25日
發(fā)明者王郁權(quán), 蘇宏德, 詹前陵 申請人:立锜科技股份有限公司