CN107393872B - 一种bcd工艺中寄生型npn三极管的制作方法 - Google Patents

一种bcd工艺中寄生型npn三极管的制作方法 Download PDF

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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

一种BCD工艺中寄生型NPN三极管的制作方法
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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