CN107393872B - 一种bcd工艺中寄生型npn三极管的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种BCD工艺中寄生型NPN三极管的制作方法，该制作方法包括：在BCD板上制作P型衬底以及位于P型衬底内的深N阱区；在深N阱区内进行P阱光刻，形成第一P阱区域和第二P阱区域，其中，第一P阱区域为寄生型N PN三极管的P阱区域，第二P阱区域为BCD板上其他器件的P阱区域；在第一P阱区域的表面形成多个相距一预设间隔的遮盖区域，其中，相邻的遮盖区域之间的区域为未遮盖区域，第二P阱区域表面均为未遮盖区域；通过未遮盖区域对第一P阱区域和第二P阱区域进行离子注入。本发明在不改变BCD工艺上其他相关器件参数的同时，提升了NPN三极管的电性参数β值。
Description
技术领域
本发明涉及半导体领域，尤其是涉及一种BCD工艺中寄生型NPN三极管的制作方法。
背景技术
集成电路是一种微型电子器件或部件，是指采用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起，制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的微型结构，具有提升系统稳定性以及缩小占地空间的作用。BCD工艺是很常见的集成电路工艺，其中集成了小尺寸的互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)、横向扩散金属氧化物半导体(Laterally Diffused Metal Oxide Semiconductor，LDMOS)、三极管、二极管以及各种电阻，可供电路设计者自由选择。在BCD工艺中，为了得到目标CMOS以及LDMOS的电学性能，NPN三极管通常是按照寄生器件设计的。在三极管的电性参数中，三极管的电流放大倍数β是很重要的电性参数，关系到三极管的电流放大倍数。在三极管的制作过程中，β值与三极管的基区离子掺杂浓度直接相关，基区离子掺杂浓度越小，β值越高。但是在BCD工艺中，在BCD板上制作的N阱区内可以制作多个P阱区域，该多个P阱区域不仅可以作为NPN三极管的基区，还可以作为N型金属-氧化物-半导体(N-Metal-Oxide-Semiconductor，NMOS)的衬底。在BCD工艺中进行P阱区域离子注入时，为了避免发生NMOS中源极和漏极的串通击穿，通常小尺寸的NMOS的P阱区域的离子掺杂浓度都较高，此时由于NMOS的P阱区域和NPN三极管的P阱区域同时进行离子注入，因此NPN三极管的P阱区域的离子掺杂浓度同样较高，从而导致β值较小，但此时若为了提升β值而降低整体P阱区域的离子掺杂浓度，则会导致BCD板上其他相关器件的参数失效。
发明内容
为了实现在不改变BCD工艺上其他相关器件参数的同时，提升NPN三极管的β值，本发明提供了一种BCD工艺中寄生型NPN三极管的制作方法。
为了实现上述目的，本发明提供了一种BCD工艺中寄生型NPN三极管的制作方法，该制作方法包括：
在BCD板上制作P型衬底以及位于P型衬底内的深N阱区；
在所述深N阱区内进行P阱光刻，形成第一P阱区域和第二P阱区域，其中，第一P阱区域为寄生型NPN三极管的P阱区域，第二P阱区域为BCD板上其他器件的P阱区域；
在所述第一P阱区域的表面形成多个相距一预设间隔的遮盖区域，其中，相邻的遮盖区域之间的区域为未遮盖区域，所述第二P阱区域表面均为未遮盖区域；
通过所述未遮盖区域对所述第一P阱区域和第二P阱区域进行离子注入。
可选的，所述在所述第一P阱区域的表面形成多个相距一预设间隔的遮盖区域，包括：根据第一P阱区域的预设离子掺杂浓度，通过光刻工艺调整所述遮盖区域与所述第一P阱区域的比例，其中，遮盖区域为光刻胶覆盖的区域，所述未遮盖区域为未被光刻胶覆盖的区域，且所述遮盖区域与所述第一P阱区域的比例越大，所述第一P阱区域的离子掺杂浓度越小。
可选的，所述通过所述未遮盖区域对所述第一P阱区域和第二P阱区域进行离子注入之后，所述制作方法还包括：对所述第一P阱区域进行高温推阱，以使通过所述未遮盖区域注入第一P阱区域的离子扩散至整个第一P阱区域。
可选的，所述遮盖区域的横向区域范围小于所述第一P阱区域的阱深。
可选的，所述在BCD板上制作P型衬底以及位于P型衬底内的深N阱区，包括：在所述P型衬底上沉积第一氮化硅层，并通过对所述第一氮化硅层进行光刻及刻蚀处理，在所述P型衬底上形成一浅N阱区，所述浅N阱区的深度小于所述深N阱区的深度；对所述浅N阱区进行离子注入及高温推阱，并在所述浅N阱区的表面生长二氧化硅层；对所述二氧化硅层进行光刻及刻蚀处理，形成所述深N阱区。
可选的，在所述深N阱区内进行P阱光刻，形成第一P阱区域和第二P阱区域，包括：去除所述深N阱区表面残余的第一氮化硅层和二氧化硅层，并在所述深N阱区表面沉积第二氮化硅层；通过对所述第二氮化硅层进行光刻及刻蚀处理，在所述深N阱区的表面形成多个相间隔的第一有源区，其中，相邻的第一有源区之间为第二氮化硅层；确定所述第一P阱区域在所述深N阱区内的第一区域范围以及所述第二P阱区域在所述深N阱区内的第二区域范围，并在所述第一区域范围内进行P阱光刻形成所述第一P阱区域，在所述第二区域范围内进行P阱光刻形成所述第二P阱区域。
可选的，通过所述未遮盖区域对所述第一P阱区域和第二P阱区域进行离子注入之后，所述制作方法还包括：在所述深N阱区内进行N阱光刻，形成第一N阱区域和第二N阱区域，其中，所述第一N阱区域和第二N阱区域分布在所述第一P阱区域的两侧；对所述第一N阱区域和第二N阱区域进行离子注入，并对所述第一P阱区域、第一N阱区域和第二N阱区域进行高温推阱；在所述第一N阱区域和第二N阱区域制作集电极，并在所述第一P阱区域制作基极和发射极。
可选的，所述在所述第一N阱区域和第二N阱区域制作集电极，并在所述第一P阱区域制作基极和发射极，包括：在所述第一有源区处生长场氧区，并去除所述第二氮化硅层形成第二有源区；在所述场氧区和所述第二有源区处进行栅氧化和多晶硅层沉积；对所述第二有源区处的多晶硅层进行光刻和刻蚀处理，并在所述第一N阱区域和第二N阱区域上方的第二有源区注入N型离子形成集电极，在所述第一P阱区域上方中央处的第二有源区注入N型离子形成发射极，在所述第一P阱区域上方中央处的第二有源区两侧处的第二有源区注入P型离子形成基极。
本发明的有益效果是：
本发明通过未遮盖区域对第一P阱区域和第二P阱区域进行离子注入，由于第一P阱区域表面的未遮盖区域为相邻遮盖区域之间的区域，而第二P阱区域表面全部为未遮盖区域，这样使得同时通过第一P阱区域表面的未遮盖区域对第一P阱区域进行离子注入，并通过第二P阱区域表面的未遮盖区域对第二P阱区域进行离子注入时，第一P阱区域内的离子掺杂浓度低于传统BCD工艺中寄生型NPN三极管中的P阱区域内的离子浓度，而第二P阱区域内的离子掺杂浓度不变，从而解决了现有的若为了提升NPN三极管的β值而降低整体P阱区域的离子掺杂浓度，导致的BCD板上其他相关器件的参数失效的问题，达到了在不改变BCD工艺上其他相关器件参数的同时，提升NPN三极管的β值的技术效果。
附图说明
图1表示本发明的实施例中BCD工艺中寄生型NPN三极管的制作方法的步骤流程图；
图2表示本发明的实施例中BCD工艺中寄生型NPN三极管的制作方法的实现示意图之一；
图3表示本发明的实施例中BCD工艺中寄生型NPN三极管的制作方法的实现示意图之二；
图4表示本发明的实施例中BCD工艺中寄生型NPN三极管的制作方法的实现示意图之三；
图5表示本发明的实施例中BCD工艺中寄生型NPN三极管的制作方法的实现示意图之四；
图6表示本发明的实施例中BCD工艺中寄生型NPN三极管的制作方法的实现示意图之五；
图7表示本发明的实施例中BCD工艺中寄生型NPN三极管的制作方法的实现示意图之六；
图8表示本发明的实施例中BCD工艺中寄生型NPN三极管的制作方法的实现示意图之七；
图9表示本发明的实施例中BCD工艺中寄生型NPN三极管的制作方法的实现示意图之八。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
如图1所示，为本发明的实施例中BCD工艺中寄生型NPN三极管的制作方法的步骤流程图，该制作方法包括如下步骤：
步骤101，在BCD板上制作P型衬底以及位于P型衬底内的深N阱区。
在本步骤中，具体的，可以先在P型衬底内制作浅N阱区，然后在浅N阱区的基础上制作深N阱区。在此需要说明的是，该深N阱区为BCD板上需要用到N阱区进行制作的所有器件所共用的阱区。
步骤102，在深N阱区内进行P阱光刻，形成第一P阱区域和第二P阱区域。
在本步骤中，第一P阱区域为寄生型NPN三极管的P阱区域，而第二P阱区域为BCD板上其他器件的P阱区域。在此需要说明的是，其他器件指在BCD工艺中需要P阱区域进行制作的器件。
步骤103，在第一P阱区域的表面形成多个相距一预设间隔的遮盖区域。
在本步骤中，第一P阱区域表面相邻的遮盖区域之间的区域为未遮盖区域。此外，第二P阱区域表面均为未遮盖区域。具体的，该遮盖区域可以为光刻胶覆盖的区域，未遮盖区域可以为未被光刻胶覆盖的区域。另外，在形成多个相距一预设间隔的遮盖区域时，可以根据第一P阱区域的预设离子掺杂浓度，通过光刻工艺调整遮盖区域与第一P阱区域的比例，其中，遮盖区域与第一P阱区域的比例越大，第一P阱区域的离子掺杂浓度越小。具体的，第一P阱区域的离子掺杂浓度越小，寄生型NPN三极管的电性参数β值越大，因此可以通过调整遮盖区域与第一P阱区域的比例来控制电性参数β值的大小。
步骤104，通过未遮盖区域对第一P阱区域和第二P阱区域进行离子注入。
在本步骤中，具体的，由于传统BCD工艺中在对P阱区域进行离子注入时，不对不同器件的P阱区域进行区分，因此在进行离子注入后，所有P阱区域的离子掺杂浓度均相同。在此，为了区分寄生型NPN三极管的第一P阱区域的离子掺杂浓度和其他器件的第二P阱区域的离子掺杂浓度，可以通过第一P阱区域表面上的未遮盖区域对第一P阱区域进行离子注入，并通过第二P阱区域表面上的未遮盖区域对第二P阱区域进行离子注入。
优选的，在通过未遮盖区域对第一P阱区域和第二P阱区域进行离子注入之后，由于离子是通过第一P阱区域表面的未遮盖区域注入至第一P阱区域的，因此为了保证最终的第一P阱区域内的离子掺杂浓度均匀化，可以对第一P阱区域进行高温推阱，以使通过未遮盖区域注入第一P阱区域的离子扩散至整个第一P阱区域。另外，为了进一步保证通过未遮盖区域注入第一P阱区域的离子扩散至整个第一P阱区域，遮盖区域的横向区域范围可以设置为远远小于第一P阱区域的阱深。在此需要说明的是，此时还可以对第二P阱区域进行高温推阱，以使第二P阱区域内的离子掺杂浓度也能够均匀化。
这样，本实施例中，通过局部离子注入的方式，即通过第一P阱区域表面的相邻遮盖区域之间的未遮盖区域对第一P阱区域进行离子注入的方式，可以在不改变BCD板整体离子注入计量以及BCD板上其他器件的参数的前提下，改变第一P阱区域实际接收的离子计量，使得制作而成的寄生型NPN三极管的P型区域内的离子掺杂浓度低于传统的寄生型NPN三极管的离子掺杂浓度，有效的提升了寄生型NPN三极管的β值，从而提升了系统的整体性能。
下面结合图2～图9，对BCD工艺中寄生型NPN三极管的制作方法进行整体说明。
如图2和图3所示，为步骤101中在BCD板上制作P型衬底以及位于P型衬底内的深N阱区的实现示意图。
如图2所示，在制作位于P型衬底内的深N阱区时，可以先在P型衬底1上沉积第一氮化硅层(由于第一氮化硅层较薄，在此未显示)，然后通过对第一氮化硅层进行光刻及刻蚀处理，在P型衬底1上形成浅N阱区2，其中，该浅N阱区2的深度小于深N阱区内的深度。
进一步的，如图3所示，在经过图2后的步骤之后，对浅N阱区进行离子注入及高温推阱，并在浅N阱区的表面生长二氧化硅层3，最后对二氧化硅层3进行光刻及刻蚀处理，形成深N阱区4。具体的，深N阱区4的深度可以设定在4～7um。
在形成深N阱区后，在深N阱区内进行P阱光刻，形成第一P阱区域和第二P阱区域。在此，由于第一P阱区域和第二P阱区域的形成方式相同，下面以形成第一P阱区域的实现示意图为例进行说明。
如图4和图5所示，为步骤102中形成第一P阱区域的实现示意图。
进一步的，如图4所示，在形成第一P阱区域时，可以首先去除深N阱区4表面残留的第一氮化硅层和二氧化硅层，然后在深N阱区表面沉积第二氮化硅层5，通过对第二氮化硅层5进行光刻及刻蚀处理，在深N阱区的表面形成多个相间隔的第一有源区6，其中，相邻的第一有源区6之间为第二氮化硅层5。优选的，在沉积第二氮化硅层时，可以通过硅的局部氧化(LOCOS)技术进行沉积。
进一步的，如图5所示，在形成第一有源区之后，确定第一P阱区域在深N阱区4内的第一区域范围，然后在第一区域范围内进行P阱光刻形成第一P阱区域7。具体的，如图6所示，在形成第一P阱区域时，可以根据第一P阱区域7的预设离子掺杂浓度，通过光刻工艺调整遮盖区域8与第一P阱区域7的比例，其中，遮盖区域8为光刻胶覆盖的区域，未遮盖区域为未被光刻胶覆盖的区域。具体的，遮盖区域8与第一P阱区域7的比例越大，第一P阱区域7的离子掺杂浓度越小。
此外，在形成第二P阱区域时，可以在形成第一有源区之后，确定第二P阱区域在深N阱区4内的第二区域范围，然后在第二区域范围内进行P阱光刻形成第二P阱区域(在此未示出)。
进一步的，在形成第一P阱区域和第二P阱区域之后，通过未遮盖区域对第一P阱区域和第二P阱区域进行离子注入。
如图7～图9所示，为通过未遮盖区域对第一P阱区域和第二P阱区域进行离子注入之后的制作方法的实现示意图。
进一步的，如图7所示，在形成第一P阱区域和第二P阱区域之后，可以在深N阱区4内进行N阱光刻，形成第一N阱区域9和第二N阱区域10，其中，第一N阱区域9和第二N阱区域10分布在第一P阱区域7的两侧。具体的，由于第一N阱区域和深N阱区为同类型杂质，因此第一N阱区域、第二N阱区域和深N阱区域之间不会产生PN结。
进一步的，在形成第一N阱区域和第二N阱区域之后，对第一N阱区域和第二N阱区域进行离子注入，并对第一P阱区域、第一N阱区域和第二N阱区域进行高温推阱。具体的，在进行高温推阱时，第一P阱区域、第一N阱区域和第二N阱区域会向深N阱区扩散，此时，第一P阱区域的深度可以达到3～4um。
在对第一N阱区域和第二N阱区域进行高温推阱之后，在第一N阱区域和第二N阱区域制作集电极，并在第一P阱区域制作基极和发射极。
具体的，如图8和图9所示，为制作集电极、基极和发射极的实现示意图。
进一步的，如图8所示，在对第一N阱区域和第二N阱区域进行高温推阱之后，在第一有源区处生长场氧区11，并去除第二氮化硅层形成第二有源区12。
进一步的，如图9所示，在形成场氧区和第二有源区之后，在场氧区11和第二有源区12处进行栅氧化和多晶硅层(图中未示出)沉积；然后对第二有源区12处的多晶硅层进行光刻和刻蚀处理，并在第一N阱区域9和第二N阱区域10上方的第二有源区12注入N型离子形成集电极，在第一P阱区域7上方中央处的第二有源区12注入N型离子形成发射极，在第一P阱区域7上方中央处的第二有源区12两侧处的第二有源区12注入P型离子形成基极。
至此，经过上述步骤后，完成寄生型NPN三极管的制作。
本发明通过在深N阱区内制作不同的第一P阱区域和第二P阱区域，即在第一P阱区域表面形成多个相距一预设间隔的遮盖区域，第二P阱区域表面均为未遮盖区域，使得在进行P阱区域离子注入时，在不改变传统的离子注入计量和BCD板上其他器件的参数的同时，减少NPN三极管的P阱区域内的离子掺杂浓度，从而达到提高NPN三极管电性参数β值的目的，解决了现有的工艺中若为了提升NPN三极管的β值而降低BCD板上整体P阱区域的离子掺杂浓度，导致的BCD板上其他相关器件的参数失效的问题。
以上所述的是本发明的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明所述的原理前提下还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也在本发明的保护范围内。
Claims (6)
1.一种BCD工艺中寄生型NPN三极管的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括：
在BCD板上制作P型衬底以及位于P型衬底内的深N阱区；
在所述深N阱区内进行P阱光刻，形成第一P阱区域和第二P阱区域，其中，第一P阱区域为寄生型NPN三极管的P阱区域，第二P阱区域为BCD板上其他器件的P阱区域；
在所述第一P阱区域的表面形成多个相距一预设间隔的遮盖区域，其中，相邻的遮盖区域之间的区域为未遮盖区域，所述第二P阱区域表面均为未遮盖区域；
通过所述未遮盖区域对所述第一P阱区域和第二P阱区域进行离子注入；
其中，所述在BCD板上制作P型衬底以及位于P型衬底内的深N阱区，包括：
在所述P型衬底上沉积第一氮化硅层，并通过对所述第一氮化硅层进行光刻及刻蚀处理，在所述P型衬底上形成一浅N阱区，所述浅N阱区的深度小于所述深N阱区的深度；
对所述浅N阱区进行离子注入及高温推阱，并在所述浅N阱区的表面生长二氧化硅层；
对所述二氧化硅层进行光刻及刻蚀处理，形成所述深N阱区；
进一步地，在所述深N阱区内进行P阱光刻，形成第一P阱区域和第二P阱区域，包括：
去除所述深N阱区表面残余的第一氮化硅层和二氧化硅层，并在所述深N阱区表面沉积第二氮化硅层；
通过对所述第二氮化硅层进行光刻及刻蚀处理，在所述深N阱区的表面形成多个相间隔的第一有源区，其中，相邻的第一有源区之间为第二氮化硅层；
确定所述第一P阱区域在所述深N阱区内的第一区域范围以及所述第二P阱区域在所述深N阱区内的第二区域范围，并在所述第一区域范围内进行P阱光刻形成所述第一P阱区域，在所述第二区域范围内进行P阱光刻形成所述第二P阱区域。
2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述在所述第一P阱区域的表面形成多个相距一预设间隔的遮盖区域，包括：
根据第一P阱区域的预设离子掺杂浓度，通过光刻工艺调整所述遮盖区域与所述第一P阱区域的比例，其中，遮盖区域为光刻胶覆盖的区域，所述未遮盖区域为未被光刻胶覆盖的区域，且所述遮盖区域与所述第一P阱区域的比例越大，所述第一P阱区域的离子掺杂浓度越小。
3.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述通过所述未遮盖区域对所述第一P阱区域和第二P阱区域进行离子注入之后，所述制作方法还包括：
对所述第一P阱区域进行高温推阱，以使通过所述未遮盖区域注入第一P阱区域的离子扩散至整个第一P阱区域。
4.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述遮盖区域的横向区域范围小于所述第一P阱区域的阱深。
5.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，通过所述未遮盖区域对所述第一P阱区域和第二P阱区域进行离子注入之后，所述制作方法还包括：
在所述深N阱区内进行N阱光刻，形成第一N阱区域和第二N阱区域，其中，所述第一N阱区域和第二N阱区域分布在所述第一P阱区域的两侧；
对所述第一N阱区域和第二N阱区域进行离子注入，并对所述第一P阱区域、第一N阱区域和第二N阱区域进行高温推阱；
在所述第一N阱区域和第二N阱区域制作集电极，并在所述第一P阱区域制作基极和发射极。
6.根据权利要求5所述的制作方法，其特征在于，所述在所述第一N阱区域和第二N阱区域制作集电极，并在所述第一P阱区域制作基极和发射极，包括：
在所述第一有源区处生长场氧区，并去除所述第二氮化硅层形成第二有源区；
在所述场氧区和所述第二有源区处进行栅氧化和多晶硅层沉积；
对所述第二有源区处的多晶硅层进行光刻和刻蚀处理，并在所述第一N阱区域和第二N阱区域上方的第二有源区注入N型离子形成集电极，在所述第一P阱区域上方中央处的第二有源区注入N型离子形成发射极，在所述第一P阱区域上方中央处的第二有源区两侧处的第二有源区注入P型离子形成基极。
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