專利名稱：采用磷埋技術(shù)的薄外延的集成注入邏輯的制作工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種用于制造兼容常規(guī)薄外延淺基區(qū)結(jié)的集成注入邏輯(It)工藝 方法，屬于半導(dǎo)體集成技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，集成電路的低電壓使用越來越廣泛。隨之 促進(jìn)半導(dǎo)體制造技術(shù)的不斷發(fā)展，雙極半導(dǎo)體技術(shù)(Bipolar)的外延越來越薄，基 區(qū)結(jié)深也越來越淺?，F(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)了較多的雙極技術(shù)與互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體 (CMOS)集成在同一個(gè)工藝平臺(tái)生產(chǎn)的BICMOS工藝平臺(tái)。用雙極器件進(jìn)行模擬信 號(hào)的處理，用互補(bǔ)金屬氧化物器件做數(shù)字信號(hào)的處理。但是BICMOS工藝平臺(tái)工序 要比常規(guī)的雙極工藝復(fù)雜很多，成本要高出兩倍以上。對(duì)于很多普通的電路，其 中數(shù)字信號(hào)不是很多，采用復(fù)雜高成本的BICMOS工藝平臺(tái)就很不合理了。如果采 用常規(guī)的雙極工藝中兼容的集成注入邏輯(I2L)就很合理了。目前這種雙極工藝中兼容的集成注入邏輯(I2L)的制作技術(shù)在厚外延(外延大于5uM)，深基區(qū)結(jié)深(大于luM結(jié)深)的情況下，巳經(jīng)發(fā)展的比較成熟了。前面已經(jīng)提到的一樣，隨著電壓的不斷降低，現(xiàn)在的外延已經(jīng)大多減薄到了 4uM左 右，在這樣薄的外延條件下，基區(qū)結(jié)深也相應(yīng)的變淺為0.8um，雙極工藝中兼容的 制作集成注入邏輯(I2L)就變得很困難。沿用以前厚外延條件下的加工技術(shù)改變 成的常規(guī)薄外延淺結(jié)工藝制作出來I2L，要么放大太小，小電流下測(cè)試也只有幾倍; 要么耐壓太低，只能做到1.5伏特(V)左右。放大和耐壓很難平衡，而且就算是 達(dá)到最佳平衡，放大也只能到2-8 (100uA下測(cè)試)，耐壓1.5V，并且不是很穩(wěn)定， 每次加工出來的重復(fù)性不是很好，很不適合大量量產(chǎn)。發(fā)明內(nèi)容技術(shù)問題本發(fā)明的目的是提供一.種4uM左右(可適用于3. 5uM到5uM外延條件)外延條件下，制作雙極工藝中兼容的高性能集成注入邏輯(I2L)的制作技 術(shù)的半導(dǎo)體加工工藝。該工藝在不增加光刻版和退火過程的前提下，通過增加一 次光刻與注入，在雙極工藝中制作高性能集成注入邏輯(I2L)。具有成本低，性能 高，制成控制簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。技術(shù)方案從版圖上來看，12L的版圖設(shè)計(jì)同厚外延深基區(qū)條件下的版圖。中間是發(fā)射區(qū)(N+)做的集電極，P型的阱(PWELL)做基區(qū)，外圍是深磷(DN) 加發(fā)射區(qū)做發(fā)射極。整個(gè)區(qū)域下面是銻埋層區(qū)。這種版圖設(shè)計(jì)在厚外延深基區(qū)結(jié) 深條下，很容易實(shí)現(xiàn)。當(dāng)外延減薄到4uM左右條件時(shí)，按照常規(guī)的銻埋薄外延淺 結(jié)工藝制作的I2L性能變得很差，而且很不穩(wěn)定，器件結(jié)構(gòu)圖如圖一。常規(guī)的銻埋 薄外延淺結(jié)工藝流程如圖二。本發(fā)明通過用PWELL版，在外延前做一次額為地磷 埋層注入，提高發(fā)射區(qū)濃度，大大提高了 I2L的性能。采用磷埋技術(shù)的薄外延淺結(jié) 集成注入邏輯的制作工藝不增加光刻版和退火過程的。僅增加一次光刻與注入。本發(fā)明采用磷埋技術(shù)的薄外延淺結(jié)集成注入邏輯工藝制作I2L的材料片為P型 <100>晶向，電阻率為10 20Q *cm，工藝流程如圖三所示(以4uM外延為例)，方法具體如下流程，相關(guān)工藝參數(shù)a. 投料P型，晶向〈100>,b. 銻埋光刻、腐蝕；刻出11區(qū)域的銻埋窗口，c. 銻埋注入注入能量60KeV，注入劑量2.6E15;雜質(zhì)為銻，將I2L區(qū)域注入梯，d. 銻埋退火退火條件為120CTC ， 300分鐘N2+120分鐘02,e. 磷埋光刻、腐蝕；刻出12L區(qū)域的磷埋窗口，此處釆用I2L的P阱版，f. 磷埋注入注入能量120KeV，注入劑量4E14;雜質(zhì)為磷，將I2L的P阱正 下方的區(qū)域注入磷，g. 硼埋光刻、注入注入?yún)^(qū)域?yàn)橥鈬脕硇纬筛綦x的區(qū)域，h. 硼埋退火退火條件120(TC 30分鐘N"i. 外延N型外延，厚度4ixm，電阻率0.7Q.cm，j.P阱光刻、注入注入?yún)^(qū)域?yàn)镮2L的基區(qū)，注入能量為150KeV,劑量為4. 5E12,雜質(zhì)為硼，此注入形成I2L的基區(qū)， k.深磷光刻、注入:注入?yún)^(qū)域?yàn)镮2L的發(fā)射區(qū)，注入能量為80KeV，劑量為8E15，雜質(zhì)為磷，此注入形成I2L的側(cè)向的發(fā)射區(qū)，l.深磷退火:1150'C 80分鐘N"m.隔離光刻、注入注入?yún)^(qū)域?yàn)橥鈬脕硇纬筛綦x的區(qū)域，此注入與先前的硼埋一起形成隔離， n.隔離退火IIOO'C 40分鐘N"o.濃硼光刻、注入注入?yún)^(qū)域?yàn)镮2L基區(qū)周圍一圈，用來形成lt基區(qū)的歐姆接觸區(qū)，注入能量為60KeV，劑量為4.5E14，雜質(zhì)為硼， P.基區(qū)退火:980°C 30分鐘N"q.發(fā)射區(qū)光刻、注入注入?yún)^(qū)域?yàn)門L的發(fā)射區(qū)、集電區(qū)，注入能量為80KeV， 劑量為5E15，雜質(zhì)為磷，此注入形成I2L的側(cè)向的集電區(qū)及發(fā)射區(qū)的歐姆接 觸，r.發(fā)射區(qū)退火900°C 20分鐘&，s.接觸孔光刻、腐蝕采用干法+濕法的方法刻蝕，以形成良好的表面狀態(tài)， t.一鋁濺射0.8um A1-Si， U.壓點(diǎn)光刻，刻蝕刻出壓點(diǎn)區(qū)域。在這個(gè)工藝平臺(tái)下，最終形成的磷埋I2L縱向結(jié)構(gòu)如圖四所示，基本單管參數(shù) 如下放大(P ) 30~50/Ic=100uA， BVceo=2.0~3.0V。有益效果同樣的版圖設(shè)計(jì)下，采用常規(guī)的工藝流程制作的4uM左右外延， 0.8uM左右的基區(qū)結(jié)深的11，性能很差。最好條件下，II只能做到放大2-8(100uA 下測(cè)試)，耐壓1.5V左右，并且批次間波動(dòng)較大。本發(fā)明采用了磷埋層后，PL能 做到放大30~50 (100uA下測(cè)試)，耐壓2.0 3.0V間，而且很穩(wěn)定，重復(fù)性很好。本發(fā)明采用了磷埋層的工藝，并不增加光刻版，這樣不增加成本。而且不增 加額外的高溫退火過程，完全兼容現(xiàn)在普遍的雙極薄外延淺基區(qū)結(jié)深工藝。具有 12L器件性能好，工藝簡(jiǎn)單，兼容性高，成本低的特點(diǎn)。
圖1是采用常規(guī)技術(shù)制作出來的11器件的縱向結(jié)構(gòu)。圖2是采用常規(guī)技術(shù)的薄外延淺結(jié)集成注入邏輯的制作工藝流程。圖3是采用采用磷埋技術(shù)的薄外延淺結(jié)集成注入邏輯的制作工藝流程。圖4是采用磷埋技術(shù)制作出來的I2L器件的縱向結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施方式
采用磷埋技術(shù)的薄外延淺結(jié)集成注入邏輯的制作工藝的具體實(shí)施方式
如下 以4uM外延為例)1. 投料P型，晶向<100>2. 氧化厚度8000A3. 銻埋光刻、腐蝕；刻出rL區(qū)域的銻埋窗口。4. 銻埋注入注入能量60KeV，注入劑量2.6E15;雜質(zhì)為銻，將I2L區(qū)域注 入銻。5. 銻埋退火退火條件為120(TC 300分鐘N2+120分鐘026. 磷埋光刻、腐蝕；刻出12L區(qū)域的磷埋窗口，此處采用I2L的P阱版7. 磷埋注入注入能量120KeV，注入劑量4E14;雜質(zhì)為磷，將TL的P阱 正下方的區(qū)域注入磷。8. 硼埋光刻、注入注入?yún)^(qū)域?yàn)橥鈬脕硇纬筛綦x的區(qū)域，注入能量 80KeV ，注入劑量2.4E14，雜質(zhì)為硼。9. 硼埋退火退火條件1200。C 30分鐘&10. 外延N型外延，厚度4nm，電阻率0.7Q.cm11. P阱光刻、注入注入?yún)^(qū)域?yàn)镮2L的基區(qū)，注入能量為150KeV，劑量為 4.5E12,雜質(zhì)為硼，此注入形成li的基區(qū)12. 深磷光刻、注入注入?yún)^(qū)域?yàn)?1的發(fā)射區(qū)，注入能量為80KeV，劑量為 8E15，雜質(zhì)為磷，此注入形成I2L的側(cè)向的發(fā)射區(qū)13. 深磷退火115CTC 80分鐘N214. 隔離光刻、注入注入?yún)^(qū)域?yàn)橥鈬脕硇纬筛綦x的區(qū)域，注入能量為 60KeV，劑量為2E15，雜質(zhì)為硼，此注入與先前的硼埋一起形成隔離15. 隔離退火1100'C 40分鐘N216. 基區(qū)光刻、注入注入?yún)^(qū)域?yàn)橥鈬p極器件的基區(qū)17. 濃硼光刻、注入注入?yún)^(qū)域?yàn)镮2L基區(qū)周圍一圈，用來形成I2L基區(qū)的歐 姆接觸區(qū)。注入能量為60KeV，劑量為4.5E14，雜質(zhì)為硼18. 基區(qū)退火980°C 30分鐘N2。此退火條件為現(xiàn)在常規(guī)薄外延淺基區(qū)結(jié)的 退火條件19. 發(fā)射區(qū)光刻、注入注入?yún)^(qū)域?yàn)镮2L的發(fā)射區(qū)、集電區(qū)。注入能量為80KeV，20. 劑量為5E15，雜質(zhì)為磷，此注入形成I2L的側(cè)向的集電區(qū)及發(fā)射區(qū)的歐 姆接觸21. 發(fā)射區(qū)退火900°C 20分鐘N222. 接觸孔光刻、腐蝕采用干法+濕法的方法刻蝕，以形成良好的表面狀態(tài)23. —鋁濺射0.8pm Al-Si24. 壓點(diǎn)光刻，刻蝕刻出壓點(diǎn)區(qū)域
權(quán)利要求
1. 一種采用磷埋技術(shù)的薄外延淺結(jié)集成注入邏輯的制作方法，其特征在于該方法具體如下a.投料P型，晶向<100>，b.銻埋光刻、腐蝕刻出I2L區(qū)域的銻埋窗口，c.銻埋注入注入能量60KeV，注入劑量2.0E15～2.6E15；雜質(zhì)為銻，將I2L區(qū)域注入銻，d.銻埋退火退火條件為1200℃，300分鐘N2+120分鐘O2，e.磷埋光刻、腐蝕刻出I2L區(qū)域的磷埋窗口，此處采用I2L的P阱版，f.磷埋注入注入能量130～150KeV，注入劑量3.5E14～4.5E14；雜質(zhì)為磷，將I2L的P阱正下方的區(qū)域注入磷，g.硼埋光刻、注入注入?yún)^(qū)域?yàn)橥鈬脕硇纬筛綦x的區(qū)域，h.硼埋退火退火條件1200℃25～35分鐘N2，i.外延N型外延，厚度3.5～5.0μm，電阻率0.7～0.8Ω·cm，j.P阱光刻、注入注入?yún)^(qū)域?yàn)镮2L的基區(qū)，注入能量為130～150KeV，劑量為3.5E12～5.5E12，雜質(zhì)為硼，此注入形成I2L的基區(qū)，k.深磷光刻、注入注入?yún)^(qū)域?yàn)镮2L的發(fā)射區(qū)，注入能量為50～70KeV，劑量為8E15～1E16，雜質(zhì)為磷，此注入形成I2L的側(cè)向的發(fā)射區(qū)，l.深磷退火1150℃，70～80分鐘N2，m.隔離光刻、注入注入?yún)^(qū)域?yàn)橥鈬脕硇纬筛綦x的區(qū)域，此注入與先前的硼埋一起形成隔離，n.隔離退火1100℃40～50分鐘N2，o.濃硼光刻、注入注入?yún)^(qū)域?yàn)镮2L基區(qū)周圍一圈，用來形成I2L基區(qū)的歐姆接觸區(qū)，注入能量為50～70KeV，劑量為2.5E14～6.5E14，雜質(zhì)為硼，p.基區(qū)退火980℃～1000℃，25～35分鐘N2，q.發(fā)射區(qū)光刻、注入注入?yún)^(qū)域?yàn)镮2L的發(fā)射區(qū)、集電區(qū)，注入能量為60KeV～80KeV，劑量為4E15～6E15，雜質(zhì)為磷，此注入形成I2L的側(cè)向的集電區(qū)及發(fā)射區(qū)的歐姆接觸，r.發(fā)射區(qū)退火880℃～910℃，20～30分鐘N2，s.接觸孔光刻、腐蝕采用干法+濕法的方法刻蝕，以形成良好的表面狀態(tài)，t.一鋁濺射0.6～1.0μm Al-Si，u.壓點(diǎn)光刻，刻蝕刻出壓點(diǎn)區(qū)域。
全文摘要
采用磷埋技術(shù)的薄外延的集成注入邏輯的制作工藝是一種用于制造兼容常規(guī)薄外延淺基區(qū)結(jié)的集成注入邏輯(I<sup>2</sup>L)工藝方法，本發(fā)明通過用PWELL版，在外延前做一次額為地磷埋層注入，提高發(fā)射區(qū)濃度，大大提高了I<sup>2</sup>L的性能。采用磷埋技術(shù)的薄外延淺結(jié)集成注入邏輯的制作工藝不增加光刻版和退火過程的。僅增加一次光刻與注入。本發(fā)明采用磷埋技術(shù)的薄外延淺結(jié)集成注入邏輯工藝制作I<sup>2</sup>L的材料片為P型<100>晶向，電阻率為10～20Ω·cm。
文檔編號(hào)H01L21/70GK101276785SQ200810025560
公開日2008年10月1日 申請(qǐng)日期2008年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月29日
發(fā)明者易法友, 聶衛(wèi)東, 陳東勤 申請(qǐng)人:無錫友達(dá)電子有限公司