CN102956478B - 锗硅边缘变薄引起的直流电流放大倍数增大的补偿方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种锗硅边缘变薄引起的直流电流放大倍数增大的补偿方法，所述锗硅层形成于外延层上，外延层形成于硅衬底上，所述锗硅层上淀积介质膜，刻蚀介质膜形成发射极窗口，淀积发射极多晶硅。补偿方法步骤如下：先进行第一次离子注入；镀一层负光胶；进行8～12毫米的晶片边缘曝光，显影去除晶片中间的光阻；进行第二次离子注入。本发明的补偿方法中，由于采用晶片边缘曝光显影去除晶片中间的光阻，边缘盖有光阻，所以第二次离子注入不会进入边缘，这样边缘发射极多晶硅的掺杂浓度较低，基极扩散电流增大，可有效地补偿集电极电流的上升；使得整个单晶硅片面内直流电流放大倍数的分布更紧；方法工艺简单，产品的成品率显著提高。

Description

锗硅边缘变薄引起的直流电流放大倍数增大的补偿方法
技术领域
本发明涉及半导体集成电路领域，特别涉及一种在锗硅异质结双极型三极管功率器件制造工艺中，为补偿在无图形的光片上生长锗硅时边缘变薄造成的集电极电流变大引起的直流电流方法倍数增大的方法。
背景技术
对1G赫兹范围的射频应用，锗硅异质结双极型三极管器件一般采用背面引出集电极的方式，即在N型重掺杂基板上进行低N掺杂的外延成长来形成集电区。它的优点是工艺简单，可比传统工艺少一半的光罩层，不足之处是在光片上生长锗硅时，从晶片边缘大致12毫米开始，锗硅外延层的厚度会急剧下降，硅片上锗硅外延层的各层厚度边缘会比中心低，厚度之差最大可达20％，这是由于外延设备加热方法设计和光片热传导的综合作用导致的。由于集电极电流与锗硅外延层的掺杂浓度和厚度之乘积成反比，这样一来在整个单晶硅片面内，如果采用同样的发射极多晶硅的掺杂浓度，则器件的关键一个参数——直流电流放大倍数的分布会很宽，甚至在离边8毫米内会超上限而造成良率下降。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种锗硅边缘变薄引起的直流电流放大倍数增大的补偿方法，可有效地补偿集电极电流的上升，使直流电路放大倍数分布更紧，提高产品的成品率。
为解决上述技术问题，本发明的锗硅边缘变薄引起的直流电流放大倍数增大的补偿方法，所述锗硅层形成于外延层上，外延层形成于硅衬底上，所述锗硅层上淀积介质膜，刻蚀介质膜形成发射极窗口，淀积发射极多晶硅，所述补偿方法用于发射极的形成过程中，且在淀积发射极多晶硅之后刻蚀发射极多晶硅形成发射极之前，步骤如下：
第1步，对全片进行第一次离子注入；
第2步，镀一层负光胶；
第3步，进行8～12毫米的晶片边缘曝光，显影去除晶片中间的光阻；
第4步，进行第二次离子注入。
进一步地，在所述第二次离子注入后，进行干刻发射极多晶硅，形成侧墙；然后退火推进注入杂质；最后形成金属硅化物、接触孔和金属连线完成发射极、基极和集电极的连接。
其中优选的，所述硅衬底为N型重掺杂，在重掺杂的N型硅衬底上生长低掺杂的N型外延层，所述N型外延层的厚度为1.0～5.0微米，掺杂浓度为1015～1017cm-3。
进一步地，所述锗硅层生长于N型外延层上，其分为硅缓冲层、锗硅层、硅帽层三层，其中锗硅层有高掺杂的硼，硅帽层有低掺杂的硼；所述硅缓冲层的厚度为50～300埃；所述锗硅层的厚度为200～600埃，其中20～300埃掺硼，掺杂浓度在2×1019～6×1019cm-3；所述硅帽层的厚度为100～500埃，硼掺杂浓度在1015～1017cm-3，硅片各层边缘厚度比中心厚度低15％～20％。
进一步地，所述介质膜为氧化硅层，其厚度为500～1500埃，通过干刻和湿法刻蚀在氧化硅层形成窗口。
进一步地，所述发射极多晶硅的厚度为1500～3500埃。所述发射极多晶硅为N型掺杂。
进一步地，所述第一次离子注入为N型离子，注入剂量为1015～1016cm-2，能量为50～100keV。所述第二次离子注入为N型离子，注入剂量为1015～1016cm-2，能量为50～100keV。
进一步地，所述退火工艺的温度为900～1100℃，时间为10～100秒。
1、本发明的补偿方法中，由于采用晶片边缘曝光显影去除晶片中间的光阻，边缘盖有光阻，所以第二次离子注入不会进入边缘，这样边缘发射极多晶硅的掺杂浓度较低，在形成器件的最终热退火后发射极的浓度和扩散深度都会较低，由于基极扩散电流反比于发射极的浓度和扩散深度，基极扩散电流增大，可有效地补偿集电极电流的上升；
2、本发明的整个单晶硅片面内，直流电流放大倍数的分布更紧；
3、本发明的方法工艺相对简单，产品的成品率显著提高。
附图说明
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是本发明进行第一次离子注入的器件剖面图；
图2是本发明晶片边缘曝光和显影后并进行第二次离子注入的器件剖面图；
图3是本发明最终形成的器件剖面图；
图4是本发明实施例的具体工艺流程图。
具体实施方式
本发明的锗硅边缘变薄引起的直流电流放大倍数增大的补偿方法，主要用于发射区的制造工艺中，集电区和基区的制造工艺与常用的制造工艺相同，如图4所示。集电区的制造是在重掺杂的N型硅衬底1上进行低N-掺杂的外延层2成长，厚度在1.0～5.0微米之间，掺杂浓度在1015～1017cm-3。基区的制造是在N型外延层2上生长锗硅外延层3，所述锗硅外延层3分为硅缓冲层、锗硅层、硅帽层三层，其中，锗硅层有高掺杂的硼而硅帽层有低掺杂的硼。硅缓冲层厚度为50～300埃，锗硅层厚度为200～600埃，其中20～300埃掺硼，掺杂浓度在2×1019～6×1019cm-3，硅帽层厚度为100～500埃，硼掺杂浓度在1015～1017cm-3。由于外延设备加热方法设计和光片热传导的综合作用，硅片各层边缘厚度会比中心厚度低，厚度差最大可达20％。
在发射区的制造中，先淀积一层500～1500埃的氧化硅介质层4，通过干刻和湿法刻蚀在介质层上形成窗口，然后淀积1500～3500埃的发射极多晶硅5，多晶硅可以是在位N型掺杂的，也可以是无掺杂的。接着进行本发明的补偿方法，先对全片进行第一次高剂量(1015～1016cm-2)、中能量(50～100keV)的N型离子注入，如图1所示；然后镀一层负光胶，接着进行8～12毫米的晶片边缘去除(WEE)嚗光，显影去除晶片中间的光阻，再进行第二次高剂量(1015～1016cm-2)、中能量(50～100keV)的N型离子注入，如图2所示，由于边缘盖有光阻，第二次离子注入不会进入，这样边缘发射极多晶硅的掺杂浓度较低。最后干刻发射极多晶硅5、形成侧墙；对注入的杂质进行退火推进，温度为900～1100摄氏度，时间为10～100秒，将重掺杂的N型多晶硅作为扩散源推进到基区形成浅结，即发射极-基极结，基区和集电区通过热退火激活和扩散，形成基极-集电极结；最后采用传统工艺进行形成金属硅化物9、接触孔和金属连线实现对发射极、基极和集电极的连接，并在晶片背面镀金10，如图3所示。
本发明的补偿方法中，由于采用晶片边缘曝光显影去除晶片中间的光阻，边缘盖有光阻，所以第二次离子注入不会进入边缘，这样边缘发射极多晶硅的掺杂浓度较低，在形成器件的最终热退火后发射极的浓度和扩散深度都会较低，由于基极扩散电流反比于发射极的浓度和扩散深度，基极扩散电流增大，可有效地补偿集电极电流的上升；使得整个单晶硅片面内直流电流放大倍数的分布更紧；方法工艺相对简单，产品的成品率显著提高。
以上通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种锗硅边缘变薄引起的直流电流放大倍数增大的补偿方法，所述锗硅层形成于外延层上，外延层形成于硅衬底上，所述锗硅层上淀积介质膜，刻蚀介质膜形成发射极窗口，淀积发射极多晶硅，其特征在于，所述补偿方法用于发射极的形成过程中，且在淀积发射极多晶硅之后刻蚀发射极多晶硅形成发射极之前，步骤如下：
第1步，对全片进行第一次离子注入；
第2步，镀一层负光胶；
第3步，进行8～12毫米的晶片边缘曝光，显影去除晶片中间的光阻；
第4步，进行第二次离子注入。
2.根据权利要求1所述的锗硅边缘变薄引起的直流电流放大倍数增大的补偿方法，其特征在于，在所述第二次离子注入后，进行干刻发射极多晶硅，形成侧墙；然后退火推进注入杂质；最后形成金属硅化物、接触孔和金属连线完成发射极、基极和集电极的连接。
3.根据权利要求1所述的锗硅边缘变薄引起的直流电流放大倍数增大的补偿方法，其特征在于，所述硅衬底为N型重掺杂，在重掺杂的N型硅衬底上生长低掺杂的N型外延层，所述N型外延层的厚度为1.0～5.0微米，掺杂浓度为1015～1017cm-3。
4.根据权利要求3所述的锗硅边缘变薄引起的直流电流放大倍数增大的补偿方法，其特征在于，所述锗硅层生长于N型外延层上，其分为硅缓冲层、锗硅层、硅帽层三层，其中锗硅层有高掺杂的硼，硅帽层有低掺杂的硼；所述硅缓冲层的厚度为50～300埃；所述锗硅层的厚度为200～600埃，其中20～300埃掺硼，掺杂浓度在2×1019～6×1019cm-3；所述硅帽层的厚度为100～500埃，硼掺杂浓度在1015～1017cm-3，硅片各层边缘厚度比中心厚度低15％～20％。
5.根据权利要求3所述的锗硅边缘变薄引起的直流电流放大倍数增大的补偿方法，其特征在于，所述介质膜为氧化硅层，其厚度为500～1500埃，通过干刻和湿法刻蚀在氧化硅层形成窗口。
6.根据权利要求3所述的锗硅边缘变薄引起的直流电流放大倍数增大的补偿方法，其特征在于，所述发射极多晶硅的厚度为1500～3500埃。
7.根据权利要求6所述的锗硅边缘变薄引起的直流电流放大倍数增大的补偿方法，其特征在于，所述发射极多晶硅为N型掺杂。
8.根据权利要求3所述的锗硅边缘变薄引起的直流电流放大倍数增大的补偿方法，其特征在于，所述第一次离子注入为N型离子，注入剂量为1015～1016cm-2，能量为50～100keV。
9.根据权利要求3所述的锗硅边缘变薄引起的直流电流放大倍数增大的补偿方法，其特征在于，所述第二次离子注入为N型离子，注入剂量为1015～1016cm-2，能量为50～100keV。
10.根据权利要求2所述的锗硅边缘变薄引起的直流电流放大倍数增大的补偿方法，其特征在于，所述退火工艺的温度为900～1100℃，时间为10～100秒。
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61248557A (ja) * 1985-04-26 1986-11-05 Matsushita Electronics Corp 半導体装置の製造方法
US7214593B2 (en) * 2001-02-01 2007-05-08 International Business Machines Corporation Passivation for improved bipolar yield
JP2009123845A (ja) * 2007-11-13 2009-06-04 Sharp Corp 半導体装置の製造方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101101922A (zh) * 2007-08-01 2008-01-09 中电华清微电子工程中心有限公司 Npn型的锗硅异质结双极晶体管及其制造方法

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