多晶硅發(fā)射極垂直npn晶體管的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件，特別是涉及一種多晶硅發(fā)射極垂直NPN晶體管的制造方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 由于具有較佳的放大特性和頻率特性，器件面積可獲大幅度降低，多晶硅發(fā)射極 的垂直NPN(VNPN)晶體管應(yīng)用越來越廣泛。
[0003] 在應(yīng)用中，常常要求多晶硅發(fā)射極的VNPN晶體管具有較好的低頻噪聲特性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 基于此，有必要提供一種能夠改善多晶硅發(fā)射極的VNPN晶體管在低頻下的噪聲 特性的多晶硅發(fā)射極VNPN晶體管的制造方法。
[0005] -種多晶硅發(fā)射極垂直NPN晶體管的制造方法，包括下列步驟：在晶圓上形成集 電區(qū)和基區(qū)；淀積絕緣介質(zhì)層；在絕緣介質(zhì)層上光刻并刻蝕出發(fā)射區(qū)域；淀積多晶硅，位于 所述發(fā)射區(qū)域的多晶硅與基區(qū)的單晶硅直接接觸；對晶圓進行熱退火；對發(fā)射區(qū)域的多晶 硅進行摻雜；進行熱退火使得多晶硅中的雜質(zhì)擴散到基區(qū)的單晶硅中，形成發(fā)射結(jié)。
[0006] 在其中一個實施例中，所述對晶圓進行熱退火的步驟中，退火溫度為900~950攝 氏度。
[0007] 在其中一個實施例中，所述對晶圓進行熱退火的步驟中，退火時間為15~30分 鐘。
[0008] 在其中一個實施例中，所述對發(fā)射區(qū)域的多晶硅進行摻雜的步驟，是注入砷元素 進行注入摻雜。
[0009] 上述多晶硅發(fā)射極垂直NPN晶體管的制造方法，通過在多晶硅淀積后、摻雜之前 的熱退火過程中產(chǎn)生的熱應(yīng)力，使得多晶硅和單晶硅界面的薄氧化層斷裂，變得更加不連 續(xù)。這樣在后續(xù)的發(fā)射極雜質(zhì)退火中，摻雜元素能夠更好地擴散，多晶硅和單晶硅界面的氧 元素也會有更好的界面態(tài)，從而改善晶體管低頻下的噪聲特性。
【附圖說明】
[0010] 圖1 一實施例中多晶硅發(fā)射極VNPN晶體管的制造方法的流程圖；
[0011] 圖2是電路仿真得到的優(yōu)化前后的VNPN晶體管在10赫茲下的噪聲特性。
【具體實施方式】
[0012] 為使本發(fā)明的目的、特征和優(yōu)點能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具 體實施方式做詳細的說明。
[0013] 圖1是一實施例中多晶硅發(fā)射極垂直NPN晶體管的制造方法的流程圖，包括下列 步驟：
[0014] S11，在晶圓上形成集電區(qū)和基區(qū)。
[0015] 按照習(xí)知的多晶硅發(fā)射極VNPN晶體管的制造方法，首先完成集電區(qū)和基區(qū)的制 造工藝。
[0016] S12,淀積絕緣介質(zhì)層。
[0017] 在晶圓表面淀積一層絕緣介質(zhì)。
[0018] S13,在絕緣介質(zhì)層上光刻并刻蝕出發(fā)射區(qū)域。
[0019] 涂膠、曝光、顯影使得發(fā)射區(qū)域的光刻膠被去除，接著刻蝕掉無光刻膠保護的絕緣 介質(zhì)層，露出用于形成發(fā)射極的發(fā)射區(qū)域。
[0020] S14,淀積多晶硅。
[0021] 多晶硅位于發(fā)射區(qū)域的部分和基區(qū)的單晶硅直接接觸。
[0022] S15,對晶圓進行熱退火。
[0023] 在淀積多晶硅之后，摻雜之前先進行一次高溫爐管退火。
[0024] S16，對發(fā)射區(qū)域的多晶硅進行摻雜。
[0025] 進行發(fā)射極注入摻雜，在摻雜P型雜質(zhì)的實施例中，一般是注入砷元素進行摻雜。
[0026] S17,進行熱退火使得多晶硅中的雜質(zhì)擴散到基區(qū)的單晶硅中，形成發(fā)射結(jié)。
[0027] 由于多晶娃和基區(qū)的單晶??圭直接接觸，因此熱退火以后，多晶??圭中慘雜的雜質(zhì)會 擴散進入基區(qū)。
[0028] 發(fā)明人經(jīng)實驗研究發(fā)現(xiàn)，在制造多晶硅發(fā)射極垂直NPN晶體管的過程中，單晶硅 表面在淀積多晶硅之前不可避免地要裸露出來，并直接和空氣中的氧接觸，形成很薄的氧 化層。該氧化層在多晶硅淀積后介于單晶硅和多晶硅之間，會對晶體管低頻下的噪聲特性 造成很大影響，導(dǎo)致器件在低頻應(yīng)用時出問題。而上述多晶硅發(fā)射極垂直NPN晶體管的制 造方法，在發(fā)射極多晶硅淀積之后、摻雜注入之前增加一次高溫爐管退火（即步驟S15)，通 過這個高溫過程產(chǎn)生的熱應(yīng)力使得多晶硅和單晶硅界面的這層薄氧化層斷裂，變得更加不 連續(xù)。這樣在后續(xù)的發(fā)射極雜質(zhì)退火中（即步驟S17)，摻雜元素能夠更好地擴散，多晶硅和 單晶硅界面的氧元素也會有更好的界面態(tài)，從而改善晶體管低頻下的噪聲特性。
[0029] 需要指出的是，如果沒有步驟S15,則步驟S17的雜質(zhì)退火也會使單晶硅和多晶硅 之間薄氧化層斷裂，但溫度升高至薄氧化層開始斷裂的時候，多晶硅中的雜質(zhì)已經(jīng)開始向 單晶硅擴散了。也就是說，這種情況下是薄氧化層一邊斷裂雜質(zhì)一邊擴散，相對于上述多晶 硅發(fā)射極垂直NPN晶體管的制造方法在薄氧化層斷裂完了之后再擴散，發(fā)射結(jié)的profile 和表面態(tài)情況相差比較大。
[0030] 在其中一個實施例中，步驟S15的退火溫度為900~950攝氏度，退火時間為15~ 30分鐘。
[0031] 圖2是電路仿真得到的優(yōu)化前后的VNPN晶體管在10赫茲下的噪聲特性，其中 橫坐標(biāo)表示6個片（#2、#4、#6、#8、#10、#12)，縱坐標(biāo)的單位為nV,///石。其中baseline 的#2片是傳統(tǒng)技術(shù)的VNPN晶體管，#4、#6、#8、#12為采用其它方法優(yōu)化的VNPN晶體管， optimized的#10片是采用本發(fā)明的制造方法在上述優(yōu)化的退火溫度和退火時間條件下， 制造得到的VNPN晶體管。從電路仿真結(jié)果來看，采用上述多晶硅發(fā)射極垂直NPN晶體管的 制造方法制造的VNPN晶體管，其IOHz下的噪聲比傳統(tǒng)技術(shù)降低60%以上，能夠滿足客戶在 低頻下的應(yīng)用需求。另外，步驟S15的退火是在多晶硅淀積后、注入摻雜之前，故對發(fā)射極 的結(jié)深不會造成太大影響，在改善噪聲性能同時能夠保證器件的頻率特性。
[0032] 以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并 不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員 來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保 護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【主權(quán)項】
1. 一種多晶硅發(fā)射極垂直NPN晶體管的制造方法，包括下列步驟： 在晶圓上形成集電區(qū)和基區(qū)； 淀積絕緣介質(zhì)層； 在絕緣介質(zhì)層上光刻并刻蝕出發(fā)射區(qū)域； 淀積多晶硅，位于所述發(fā)射區(qū)域的多晶硅與基區(qū)的單晶硅直接接觸； 對晶圓進行熱退火； 對發(fā)射區(qū)域的多晶硅進行摻雜； 進行熱退火使得多晶硅中的雜質(zhì)擴散到基區(qū)的單晶硅中，形成發(fā)射結(jié)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多晶硅發(fā)射極垂直NPN晶體管的制造方法，其特征在于，所述 對晶圓進行熱退火的步驟中，退火溫度為900~950攝氏度。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的多晶硅發(fā)射極垂直NPN晶體管的制造方法，其特征在于，所述 對晶圓進行熱退火的步驟中，退火時間為15~30分鐘。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多晶硅發(fā)射極垂直NPN晶體管的制造方法，其特征在于，所述 對發(fā)射區(qū)域的多晶硅進行摻雜的步驟，是注入砷元素進行注入摻雜。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種多晶硅發(fā)射極垂直NPN晶體管的制造方法，包括下列步驟：在晶圓上形成集電區(qū)和基區(qū)；淀積絕緣介質(zhì)層；在絕緣介質(zhì)層上光刻并刻蝕出發(fā)射區(qū)域；淀積多晶硅，多晶硅位于所述發(fā)射區(qū)域的部分與基區(qū)的單晶硅直接接觸；對晶圓進行熱退火；對發(fā)射區(qū)域的多晶硅進行摻雜；進行熱退火使得多晶硅中的雜質(zhì)擴散到基區(qū)的單晶硅中，形成發(fā)射結(jié)。本發(fā)明通過在多晶硅淀積后、摻雜之前的熱退火過程中產(chǎn)生的熱應(yīng)力，使得多晶硅和單晶硅界面的薄氧化層斷裂，變得更加不連續(xù)。這樣在后續(xù)的發(fā)射極雜質(zhì)退火中，摻雜元素能夠更好地擴散，多晶硅和單晶硅界面的氧元素也會有更好的界面態(tài)，從而改善晶體管低頻下的噪聲特性。
【IPC分類】H01L21/331
【公開號】CN105097506
【申請?zhí)枴緾N201410179392
【發(fā)明人】胡金節(jié), 肖魁
【申請人】無錫華潤上華半導(dǎo)體有限公司
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2014年4月29日