專利名稱：一種消除雙極npn晶體管的鋁尖鍥的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路領(lǐng)域，特別是關(guān)于一種消除雙極(BIPOLAR)NPN晶體管的鋁 尖鍥(SPIKE)的方法。
背景技術(shù)：
隨著雙極晶體管工藝的發(fā)展，在集成電路(IC)的電源電壓Vcc《10V的低壓應(yīng)用 領(lǐng)域中，芯片設(shè)計(jì)目前普遍采用薄外延、淺基區(qū)(典型結(jié)深0.6iim、硼注入)、淺發(fā)射區(qū)(典 型結(jié)深0. 4 m、磷砷注入)的雙層鋁布線工藝。 請(qǐng)參閱圖l，在典型的電源電壓Vcc《10V，發(fā)射區(qū)孔的寬度《1.5iim(微米)全 注入雙極晶體管工藝中，由于基區(qū)1采用淡硼注入及低溫退火，基區(qū)1結(jié)深大約為0. 6 i！ m ; 發(fā)射區(qū)2采用磷砷低能量注入及低溫退火，發(fā)射結(jié)深大約為0. 4 i！ m。因此，雙極NPN晶體管 100的有效基區(qū)寬度大約為0. 2 ii m。在布鋁的雙層布線過(guò)程中，為保證鋁引線3和雙極NPN 晶體管100的發(fā)射區(qū)2形成良好的歐姆接觸，在后續(xù)的合金退火步驟中，需高溫條件(大約 400°C)使鋁與硅共融。而在該合金條件下，由于硅在鋁中有一定的溶解度，鋁引線3和發(fā) 射區(qū)2接觸時(shí)，容易引起鋁向硅中"鍥進(jìn)"，從而引發(fā)鋁尖鍥6現(xiàn)象。研究表明，鋁深入到硅 中的尖鍥深度可以達(dá)到lym，甚至更深。 所述鋁尖鍥6的深度如果超出發(fā)射區(qū)2，即會(huì)導(dǎo)致雙極NPN晶體管100的發(fā)射結(jié)漏 電甚至穿通，從而導(dǎo)致整個(gè)集成電路失效。集電區(qū)5也可能產(chǎn)生鋁尖鍥6，但集電區(qū)5中的 鋁尖鍥由于都在N型區(qū)中，所以鋁尖鍥對(duì)雙極NPN晶體管的性能影響不大。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，針對(duì)發(fā)射區(qū)的鋁尖鍥(SPIKE)現(xiàn)象，本發(fā)明的目的在于提供一種消除
雙極NPN晶體管的鋁尖鍥的方法，避免雙極NPN晶體管的發(fā)射結(jié)漏電現(xiàn)象。 本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種消除雙極NPN晶體管的鋁尖鍥的方法，
在雙極NPN晶體管的制造過(guò)程中，在孔段步驟和布鋁步驟之間，進(jìn)行氮化鈦(TiN)淀積。 進(jìn)一步地，所述氮化鈦淀積包括以下步驟 A)作淀積前的處理； B)在晶圓上作厚度大約為300埃的鈦淀積； C)在鈦淀積上作厚度大約為700埃的氮化鈦淀積； D)在氮化鈦淀積上作厚度大約為150埃的鈦淀積； E)在大約60(TC溫度下，作快速熱退火。 進(jìn)一步地，所述雙極NPN晶體管的耐壓值《10伏。 進(jìn)一步地，所述雙極NPN晶體管的基區(qū)結(jié)深《1微米。 本發(fā)明的方法在保證鋁引線和雙極NPN晶體管的發(fā)射區(qū)形成良好的歐姆接觸的 同時(shí)，能徹底地消除雙極NPN晶體管的鋁尖鍥，從而改善低壓、淺結(jié)、非多晶發(fā)射區(qū)的雙極 NPN晶體管的發(fā)射結(jié)漏電現(xiàn)象，進(jìn)而提高雙極NPN晶體管性能的穩(wěn)定性。


圖1是雙極NPN晶體管的鋁尖鍥的示意圖。 圖2是未作氮化鈦淀積的出現(xiàn)SPIKE現(xiàn)象的雙極NPN晶體管的Hfe-Ic曲線圖。 圖3是作氮化鈦淀積的正常的雙極NPN晶體管的Hfe-Ic曲線圖。 圖4是未作氮化鈦淀積的出現(xiàn)SPIKE現(xiàn)象的雙極NPN晶體管的Vbe-Ib曲線圖。 圖5是未作氮化鈦淀積的出現(xiàn)SPIKE現(xiàn)象的雙極NPN晶體管的BVeb-Ie曲線圖。 圖6是作氮化鈦淀積的正常的雙極NPN晶體管的Vbe-Ib曲線圖。 圖7是作氮化鈦淀積的正常的雙極NPN晶體管BVeb-Ie曲線圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明在雙極NPN晶體管的制造過(guò)程中，在孔段步驟和布鋁步驟之間，作氮化鈦
淀積。所述氮化鈦淀積的步驟如下
1)作淀積前的處理； 2)在晶圓上作厚度大約為300埃的鈦淀積；
3)在鈦淀積上作厚度大約為700埃的氮化鈦淀積；
4)在氮化鈦淀積上作厚度大約為150埃的鈦淀積；
5)在大約60(TC溫度下，作快速熱退火(RTA)。 請(qǐng)參閱圖2和圖3。圖2為未作氮化鈦淀積的出現(xiàn)SPIKE現(xiàn)象的雙極NPN晶體管 的Hfe-Ic曲線圖。圖3為作氮化鈦淀積的正常的雙極NPN晶體管的Hfe-Ic曲線圖。Hfe 為雙極NPN晶體管的放大，是圖2和圖3的X軸；Ic為雙極NPN晶體管的集電極電流，單位 為安培(A)，是圖2和圖3的Y軸。圖2和圖3中都有3條曲線，從下到上，分別為集電極和 發(fā)射極之間電壓是1V，2V，3V時(shí)的Hfe-Ic曲線。 如圖2所示，未作氮化鈦淀積的出現(xiàn)SPIKE現(xiàn)象的雙極NPN晶體管的放大Hfe與 正常值相比嚴(yán)重偏小。例如，當(dāng)集電極電流為l.OOXE—^A時(shí)，放大Hfe大約為30倍，而正常 的晶體管的放大Hfe應(yīng)> 90倍，表明該雙極NPN晶體管的發(fā)射結(jié)漏電現(xiàn)象嚴(yán)重，當(dāng)集電極 電流較小時(shí)，放大Hfe變小，甚至有可能為零(晶體管失去放大功能)。如圖3所示，對(duì)于正 常的晶體管，當(dāng)集電極電流為1. OOXE—°7A時(shí)，放大Hfe大約為96倍，為正常值。由此可見(jiàn)， 鋁尖鍥可以導(dǎo)致雙極NPN晶體管在小電流情況下的放大嚴(yán)重下降。模擬電路的雙極NPN晶 體管的基極偏置電流一般為P A量級(jí)，很輕微的發(fā)射結(jié)漏電即可導(dǎo)致雙極NPN晶體管不能 正常工作，甚至整個(gè)集成電路的功能異常及失效。而經(jīng)本發(fā)明改進(jìn)，增加氮化鈦淀積步驟后 的雙極NPN晶體管已徹底地消除了鋁尖鍥，進(jìn)而消除了發(fā)射結(jié)漏電現(xiàn)象。
進(jìn)一步地，請(qǐng)參閱圖4、圖5、圖6和圖7。圖4為未作氮化鈦淀積的出現(xiàn)SPIKE現(xiàn) 象的雙極NPN晶體管的Vbe-Ib曲線圖。Vbe為雙極NPN晶體管的發(fā)射結(jié)正向偏壓(基極加 高電位)，單位為伏(V)，是圖4的X軸；Ib為雙極NPN晶體管的基極電流，單位為安培(A)， 是圖4的Y軸。圖5為未作氮化鈦淀積的雙極NPN晶體管的BVeb-Ie曲線圖。BVeb為雙極 NPN晶體管的發(fā)射結(jié)反向偏壓(發(fā)射極加高電位)，單位為伏(V)，是圖5的X軸；Ie為雙極 NPN晶體管的發(fā)射極電流，單位為安培(A)，是圖5的Y軸。圖6和圖7分別為作氮化鈦淀 積的正常的雙極NPN晶體管的Vbe-Ib曲線圖和BVeb-Ie曲線圖。
請(qǐng)對(duì)比圖4和圖6，如圖4所示，未作氮化鈦淀積步驟時(shí)，當(dāng)發(fā)射結(jié)正向偏壓Vbe大 于O. 2V后，即出現(xiàn)了明顯的基極電流Ib ;如圖6所示，增加氮化鈦淀積步驟后，正常的雙極 NPN晶體管的發(fā)射結(jié)正向偏壓Vbe大于0. 6V后，才出現(xiàn)基極電流Ib。圖5和圖7的差別不 大，但作為對(duì)雙極NPN晶體管性能的評(píng)判條件，一并列出。由此進(jìn)一步可見(jiàn)，鋁尖鍥可以導(dǎo) 致雙極NPN晶體管的基極電流泄漏。作氮化鈦淀積的雙極NPN晶體管已徹底地消除了鋁尖 鍥，進(jìn)而改善了發(fā)射結(jié)漏電現(xiàn)象，進(jìn)而提高了雙極NPN晶體管性能的穩(wěn)定性。
以上介紹的僅僅是基于本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不能以此來(lái)限定本發(fā)明的范圍。 例如，本發(fā)明并不限于電源電壓Vcc《IOV，發(fā)射區(qū)孔的寬度《1. 5 ii m全注入雙極晶體管工 藝，只要是對(duì)于非多晶發(fā)射區(qū)的雙極NPN晶體管工藝中，雙極NPN晶體管的基區(qū)結(jié)深《1 ii m 情況下，即適用于本發(fā)明。任何對(duì)本發(fā)明實(shí)施步驟作本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)熟知的等同改變或替換 均不超出本發(fā)明的揭露以及保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種消除雙極NPN晶體管的鋁尖鍥的方法，其特征在于，在雙極NPN晶體管的制造過(guò)程中，在孔段步驟和布鋁步驟之間，作氮化鈦淀積。
2. 如權(quán)利要求1所述的消除雙極NPN晶體管的鋁尖鍥的方法，其特征在于，所述氮化鈦 淀積包括以下步驟A) 作淀積前的處理；B) 在晶圓上作厚度大約為300埃的鈦淀積；C) 在鈦淀積上作厚度大約為700埃的氮化鈦淀積；D) 在氮化鈦淀積上作厚度大約為150埃的鈦淀積；E) 在大約60(TC溫度下，作快速熱退火。
3. 如權(quán)利要求1或2的所述的消除雙極NPN晶體管的鋁尖鍥的方法，其特征在于，所述 雙極NPN晶體管的耐壓值《10伏。
4. 如權(quán)利要求1或2的所述的消除雙極NPN晶體管的鋁尖鍥的方法，其特征在于，所述 雙極NPN晶體管的基區(qū)結(jié)深《1微米。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種消除雙極NPN晶體管的鋁尖楔的方法，其特征在于，在雙極NPN晶體管的制造過(guò)程中，在孔段步驟和布鋁步驟之間，作氮化鈦淀積。本發(fā)明能徹底地消除雙極NPN晶體管的鋁尖楔，從而改善低壓、淺結(jié)、非多晶發(fā)射區(qū)的雙極NPN晶體管的發(fā)射結(jié)漏電現(xiàn)象，進(jìn)而提高雙極NPN晶體管性能的穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)H01L21/768GK101740366SQ20081020299
公開(kāi)日2010年6月16日 申請(qǐng)日期2008年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月19日
發(fā)明者周景暉, 曹元 , 程學(xué)農(nóng) 申請(qǐng)人:無(wú)錫華潤(rùn)矽科微電子有限公司