CN108109916A - 双极晶体管及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种双极晶体管及其制作方法。所述制作方法中，发射极多晶硅的制作包括以下步骤：在所述氧化层、所述有源区及P型接触区上形成氧化硅；对所述氧化硅进行刻蚀，从而形成贯穿所述氧化硅的两个第三开口，所述两个第三开口位于所述两个P型接触区之间；在所述第三开口中形成氮化硅；在所述氧化硅及所述氮化硅上形成第二光刻胶，所述第二光刻胶具有对应所述两个氮化硅之间的第四开口；去除所述氮化硅之间的氧化硅，所述氮化硅围成第五开口；在所述第五开口处形成具有N型掺杂的多晶硅。通过所述氮化硅对发射区硅片进行保护，避免氧化物刻蚀工艺对发射区造成损失，提升器件性能。
Description
【技术领域】
本发明涉及半导体制造工艺技术领域，特别地，涉及一种双极晶体管及其制作方法。
【背景技术】
起源于1948年发明的点接触晶体三极管，50年代初发展成结型三极管，即现在所称的双极型晶体管。双极型晶体管有两种基本结构：PNP型和NPN型。在这3层半导体中，中间一层称基区，外侧两层分别称发射区和集电区。当基区注入少量电流时，在发射区和集电区之间就会形成较大的电流，这就是晶体管的放大效应。双极晶体管中，电子和空穴同时参与导电。同场效应晶体管相比，双极型晶体管开关速度慢，输入阻抗小，功耗大。单双极型晶体管体积小、重量轻、耗电少、寿命长、可靠性高，已广泛用于广播、电视、通信、雷达、计算机、自控装置、电子仪器、家用电器等领域，起放大、振荡、开关等作用。
当前双极晶体管的制作方法中，在形成发射极开口、发射极多晶硅及接触孔等时经常需要使用光刻制程，导致现有双极晶体管的制作方法工艺复杂、光刻成本较高。
双极晶体管的制作方法中，发射极氧化物刻蚀需要遵循三个原则：1.保证氧化物刻蚀干净，否则后续会导致发射极多晶无法和基区接触。大电流放大系数会明显降低；2.氧化物刻蚀时不能对发射区造成刻蚀损伤。否则会在基区引入大量缺陷，放大系数波动严重；3.发射区的横向尺寸要严格一致。
然而，若采用干法刻蚀，则不可避免会对发射区造成损伤。若采用湿法腐蚀，由于湿法腐蚀为各向同性，则无法控制发射区的横向尺寸。同时，当前制作方法也可能造成器件放大系数波动过大，降低器件的可靠性。
【发明内容】
本发明的其中一个目的在于为解决上述至少一个技术问题而提供一种双极晶体管及其制作方法。
一种双极晶体管的制作方法，其包括以下步骤：
提供N型衬底，在所述N型衬底上形成N型外延层，在N型外延层形成氧化层及贯穿所述氧化层且对应所述N型外延层的第一开口，利用所述第一开口进行P型注入，从而在所述N型外延层表面形成有源区；
在所述氧化层及所述有源区上形成第一光刻胶，所述第一光刻胶包括两个第二开口，利用所述两个第二开口对所述有源区进行刻蚀及注入，从而形成贯穿所述有源区并延伸至所述N型外延层中的两个P型接触区；
去除所述第一光刻胶，在所述氧化层、所述有源区及P型接触区上形成氧化硅,对所述氧化硅进行刻蚀，从而形成贯穿所述氧化硅的两个第三开口，所述两个第三开口位于所述两个P型接触区之间；
在所述第三开口中形成氮化硅；
在所述氧化硅及所述氮化硅上形成第二光刻胶，所述第二光刻胶具有对应所述两个氮化硅之间的第四开口；
去除所述氮化硅之间的氧化硅，所述氮化硅围成第五开口；
在所述第五开口处形成具有N型掺杂的多晶硅；
对所述多晶硅进行退火，使得所述多晶硅中的N型杂质扩散至所述有源区，从而在所述有源区表面形成基极-发射极结；
在所述氧化硅中形成对应所述P型接触区的通孔，在所述氧化硅侧墙及所述多晶硅上形成金属层，所述金属层包括通过所述通孔连接所述P型接触区的基极及连接所述多晶硅的发射极，以及在所述N型衬底远离所述N型外延层一侧形成集电极。
在一种实施方式中，在所述第三开口中形成氮化硅的步骤包括：在所述氧化硅及所述第三开口中形成氮化硅层，对所述氮化硅层进行回刻去除所述氧化硅上的氮化硅，从而形成位于所述第三开口中的氮化硅。
在一种实施方式中，在所述第五开口处形成具有N型掺杂的多晶硅的步骤包括：在所述氧化层上、所述氮化硅上、所述第五开口处的有源区上形成多晶硅层，并对所述多晶硅层进行N型掺杂；及
对所述多晶硅层进行回刻去除所述氧化层上的部分多晶硅，而所述第五开口处的所述多晶硅被保留。
在一种实施方式中，所述N型掺杂通过注入N型杂质的方式形成。
在一种实施方式中，所述N型掺杂采用原位掺杂的方式。
在一种实施方式中，去除所述氮化硅之间的氧化硅的步骤包括：利用所述第四开口对下方的氧化硅进行湿法腐蚀，从而去除所述氮化硅之间的氧化硅。
在一种实施方式中，所述基极及所述发射极在同一道刻蚀步骤中形成。
在一种实施方式中，对所述多晶硅的退火为高温快速热退火。
一种双极晶体管，其包括N型衬底、形成于所述N型衬底上的N型外延层、形成于所述N型外延层表面的有源区、贯穿所述有源区的两个P型接触区、形成于所述两个P型接触区之间的所述有源区表面的基极-发射极结、形成于所述N型外延层表面的氧化层、形成于所述氧化层及所述有源区表面的氧化硅、贯穿所述氧化硅且对应所述P型接触区的通孔、形成于所述氧化硅侧壁的氮化硅、形成于所述氮化硅之间的所述基极-发射极结上与所述氮化硅及所述部分氧化硅上的多晶硅、通过所述通孔连接所述P型接触区的基极、设置于所述多晶硅上的发射极及设置于所述N型衬底远离所述N型外延层一侧的集电极。
在一种实施方式中，所述基极及所述发射极在同一道刻蚀步骤中形成。
相较于现有技术，本发明双极晶体管及其制作方法中，在形成发射极开口、发射极多晶硅过程中，优化工艺流程，通过所述氮化硅对发射区硅片进行保护，在保证发射区尺寸的前提下，避免氧化物刻蚀工艺对发射区造成损失，提升器件性能。保避免氧化物刻蚀工艺对发射区的损伤。
【附图说明】
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明双极晶体管的制作方法的流程图。
图2-图9为图1所示双极晶体管的制作方法的各步骤的结构示意图。
【具体实施方式】
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-图,2，图1为本发明双极晶体管的制作方法的流程图，图2-图9为图1所示双极晶体管的制作方法的各步骤的结构示意图。所述双极晶体管的制作方法包括以下步骤。
步骤S1，请参阅图2，提供N型衬底，在所述N型衬底上形成N型外延层，在N型外延层形成氧化层及贯穿所述氧化层且对应所述N型外延层的第一开口，利用所述第一开口进行P型注入，从而在所述N型外延层表面形成有源区。
步骤S2，请参阅图3及图4，在所述氧化层及所述有源区上形成第一光刻胶，所述第一光刻胶包括两个第二开口，利用所述两个第二开口对所述有源区进行刻蚀及注入，从而形成贯穿所述有源区并延伸至所述N型外延层中的两个P型接触区。
步骤S3，请参阅图5，去除所述第一光刻胶，在所述氧化层、所述有源区及P型接触区上形成氧化硅，对所述氧化硅进行刻蚀，从而形成贯穿所述氧化硅的两个第三开口，所述两个第三开口位于所述两个P型接触区之间。
步骤S4，请参阅图6，在所述第三开口中形成氮化硅。所述步骤S4可以包括：在所述氧化硅及所述第三开口中形成氮化硅层，对所述氮化硅层进行回刻去除所述氧化硅上的氮化硅，从而形成位于所述第三开口中的氮化硅。
步骤S5，请参阅图7，在所述氧化硅及所述氮化硅上形成第二光刻胶，所述第二光刻胶具有对应所述两个氮化硅之间的第四开口。
步骤S6，请参阅图8，去除所述氮化硅之间的氧化硅，所述氮化硅围成第五开口。所述步骤S6中，去除所述氮化硅之间的氧化硅的步骤可以包括：利用所述第四开口对下方的氧化硅进行湿法腐蚀，从而去除所述氮化硅之间的氧化硅。具体地，在光刻胶和氮化硅的双重阻挡下，做发射区氧化物湿法腐蚀，之后完成去胶。以上方法具有如下优点：1.湿法腐蚀不会对发射区表面造成任何损伤。2.由于横向有氮化硅做阻挡，因此湿法腐蚀时，发射区的横向尺寸不会有任何变化。3.氧化层刻蚀区域发生在发射区的外侧，不会对发射区造成任何损伤。
步骤S7，请参阅图9，在所述第五开口处形成具有N型掺杂的多晶硅。所述步骤S7可以包括：在所述氧化层上、所述氮化硅上、所述第五开口处的有源区上形成多晶硅层，并对所述多晶硅层进行N型掺杂；及对所述多晶硅层进行回刻去除所述氧化层上的部分多晶硅，而所述第五开口处的所述多晶硅被保留。其中，所述N型掺杂可以通过注入N型杂质的方式形成，也可以采用原位掺杂的方式。
步骤S8，请参阅图9，对所述多晶硅进行退火，使得所述多晶硅中的N型杂质扩散至所述有源区，从而在所述有源区表面形成基极-发射极结。其中，对所述多晶硅的退火为高温快速热退火。
步骤S9，请参阅图9，在所述氧化硅中形成对应所述P型接触区的通孔，在所述氧化硅侧墙及所述多晶硅上形成金属层，所述金属层包括通过所述通孔连接所述P型接触区的基极及连接所述多晶硅的发射极，以及在所述N型衬底远离所述N型外延层一侧形成集电极。其中，所述基极及所述发射极在同一道刻蚀步骤中形成。
如图9所示，所述制作方法形成的双极晶体管包括N型衬底、形成于所述N型衬底上的N型外延层、形成于所述N型外延层表面的有源区、贯穿所述有源区的两个P型接触区、形成于所述两个P型接触区之间的所述有源区表面的基极-发射极结、形成于所述N型外延层表面的氧化层、形成于所述氧化层及所述有源区表面的氧化硅、贯穿所述氧化硅且对应所述P型接触区的通孔、形成于所述氧化硅侧壁的氮化硅、形成于所述氮化硅之间的所述基极-发射极结上与所述氮化硅及所述部分氧化硅上的多晶硅、通过所述通孔连接所述P型接触区的基极、设置于所述多晶硅上的发射极及设置于所述N型衬底远离所述N型外延层一侧的集电极。
相较于现有技术，本发明双极晶体管及其制作方法中，在形成发射极开口、发射极多晶硅过程中，优化工艺流程，通过所述氮化硅对发射区硅片进行保护，在保证发射区尺寸的前提下，避免氧化物刻蚀工艺对发射区造成损失，提升器件性能。保避免氧化物刻蚀工艺对发射区的损伤。
以上所述的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种双极晶体管的制作方法，其特征在于：所述制作方法包括以下步骤：
提供N型衬底，在所述N型衬底上形成N型外延层，在N型外延层形成氧化层及贯穿所述氧化层且对应所述N型外延层的第一开口，利用所述第一开口进行P型注入，从而在所述N型外延层表面形成有源区；
在所述氧化层及所述有源区上形成第一光刻胶，所述第一光刻胶包括两个第二开口，利用所述两个第二开口对所述有源区进行刻蚀及注入，从而形成贯穿所述有源区并延伸至所述N型外延层中的两个P型接触区；
去除所述第一光刻胶，在所述氧化层、所述有源区及P型接触区上形成氧化硅,对所述氧化硅进行刻蚀，从而形成贯穿所述氧化硅的两个第三开口，所述两个第三开口位于所述两个P型接触区之间；
在所述第三开口中形成氮化硅；
在所述氧化硅及所述氮化硅上形成第二光刻胶，所述第二光刻胶具有对应所述两个氮化硅之间的第四开口；
去除所述氮化硅之间的氧化硅，所述氮化硅围成第五开口；
在所述第五开口处形成具有N型掺杂的多晶硅；
对所述多晶硅进行退火，使得所述多晶硅中的N型杂质扩散至所述有源区，从而在所述有源区表面形成基极-发射极结；
在所述氧化硅中形成对应所述P型接触区的通孔，在所述氧化硅侧墙及所述多晶硅上形成金属层，所述金属层包括通过所述通孔连接所述P型接触区的基极及连接所述多晶硅的发射极，以及在所述N型衬底远离所述N型外延层一侧形成集电极。
2.权利要求1所述的双极晶体管的制作方法，其特征在于：在所述第三开口中形成氮化硅的步骤包括：在所述氧化硅及所述第三开口中形成氮化硅层，对所述氮化硅层进行回刻去除所述氧化硅上的氮化硅，从而形成位于所述第三开口中的氮化硅。
3.如权利要求1所述的双极晶体管的制作方法，其特征在于：在所述第五开口处形成具有N型掺杂的多晶硅的步骤包括：在所述氧化层上、所述氮化硅上、所述第五开口处的有源区上形成多晶硅层，并对所述多晶硅层进行N型掺杂；及
对所述多晶硅层进行回刻去除所述氧化层上的部分多晶硅，而所述第五开口处的所述多晶硅被保留。
4.如权利要求3所述的双极晶体管的制作方法，其特征在于：所述N型掺杂通过注入N型杂质的方式形成。
5.如权利要求3所述的双极晶体管的制作方法，其特征在于：所述N型掺杂采用原位掺杂的方式。
6.如权利要求1所述的双极晶体管的制作方法，其特征在于：去除所述氮化硅之间的氧化硅的步骤包括：利用所述第四开口对下方的氧化硅进行湿法腐蚀，从而去除所述氮化硅之间的氧化硅。
7.如权利要求1所述的双极晶体管的制作方法，其特征在于：所述基极及所述发射极在同一道刻蚀步骤中形成。
8.如权利要求1所述的双极晶体管的制作方法，其特征在于：对所述多晶硅的退火为高温快速热退火。
9.一种双极晶体管，其特征在于：所述双极晶体管包括N型衬底、形成于所述N型衬底上的N型外延层、形成于所述N型外延层表面的有源区、贯穿所述有源区的两个P型接触区、形成于所述两个P型接触区之间的所述有源区表面的基极-发射极结、形成于所述N型外延层表面的氧化层、形成于所述氧化层及所述有源区表面的氧化硅、贯穿所述氧化硅且对应所述P型接触区的通孔、形成于所述氧化硅侧壁的氮化硅、形成于所述氮化硅之间的所述基极-发射极结上与所述氮化硅及所述部分氧化硅上的多晶硅、通过所述通孔连接所述P型接触区的基极、设置于所述多晶硅上的发射极及设置于所述N型衬底远离所述N型外延层一侧的集电极。
10.如权利要求9所述的双极晶体管，其特征在于：所述基极及所述发射极在同一道刻蚀步骤中形成。
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- 2017-12-21 CN CN201711397390.0A patent/CN108109916B/zh not_active Expired - Fee Related
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