一種多晶硅發(fā)射極晶體管及其制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件技術(shù)領(lǐng)域，尤指一種多晶硅發(fā)射極晶體管及其制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]雙極型晶體管是構(gòu)成現(xiàn)代大規(guī)模集成電路的常用器件結(jié)構(gòu)之一，由于雙極型晶體管具有操作速度快、飽和壓降小、電流密度大、和生成成本低的優(yōu)點，因此適于制造模擬電路。
[0003]雙極型晶體管主要由發(fā)射區(qū)、基區(qū)和集電區(qū)構(gòu)成。按照導(dǎo)電類型，雙極型晶體管可以分為NPN晶體管和PNP晶體管。其中，在NPN晶體管中，發(fā)射區(qū)和集電區(qū)的材料為N型半導(dǎo)體，基區(qū)的材料為P型半導(dǎo)體；而在PNP晶體管中，發(fā)射區(qū)和集電區(qū)的材料為P型半導(dǎo)體，基區(qū)的材料為N型半導(dǎo)體。
[0004]目前，現(xiàn)有的NPN晶體管的結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括N型集電區(qū)01，位于N型集電區(qū)01表層之中的P型基區(qū)02，位于P型基區(qū)02上的薄氧化層03，貫穿薄氧化層03的過孔即發(fā)射區(qū)窗口 04，位于發(fā)射區(qū)窗口 04區(qū)域且上端寬度大于發(fā)射區(qū)窗口 04的寬度的N型多晶石圭發(fā)射極05,位于N型多晶娃發(fā)射極05下方的P型基區(qū)02表層之中的N型擴散區(qū)06,以及位于P型基區(qū)02和薄氧化層03兩側(cè)的厚氧化層07。其中，該N型擴散區(qū)06和該N型多晶硅發(fā)射極05共同構(gòu)成NPN晶體管的發(fā)射區(qū)。
[0005]上述結(jié)構(gòu)的NPN晶體管的制作方法如下:在N型集電區(qū)01的有源區(qū)的表層之中形成P型基區(qū)02，在場區(qū)形成厚氧化層07 ;在P型基區(qū)02上形成薄氧化層03，如圖2a所示；通過光刻、刻蝕工藝在該薄氧化層03中形成發(fā)射區(qū)窗口 04，該發(fā)射區(qū)窗口 04為貫穿該薄氧化層03的過孔，如圖2b所示；在發(fā)射區(qū)窗口 04中、薄氧化層03的表面和厚氧化層07的表面上沉積未摻雜的多晶娃層08,如圖2c所TK ;米用離子注入工藝對未摻雜的多晶娃層08進行摻雜形成N型多晶硅層09，如圖2d所示；對N型多晶硅層09進行快速熱處理，使發(fā)射區(qū)窗口 04中的N型多晶硅層09中的摻雜元素擴散至P型基區(qū)02的表層之中，形成N型擴散區(qū)06，如圖2e所示；然后采用光刻、刻蝕工藝對N型多晶硅層09進行處理，去除部分覆蓋薄氧化層03表面和厚氧化層07表面的N型多晶硅層，形成N型多晶硅發(fā)射極05，如圖1所示。
[0006]在上述制作方法中，在形成N型多晶硅發(fā)射極時，如果直接對經(jīng)過快速熱處理后的N型多晶硅層進行刻蝕，刻蝕工藝的均勻性較差，在工藝上很難穩(wěn)定控制保留在發(fā)射區(qū)窗口中的多晶硅的保留量。因此在上述制作方法中，必須采用光刻、刻蝕工藝形成N型多晶硅發(fā)射極，而采用光刻工藝形成N型多晶硅發(fā)射極不僅生產(chǎn)成本較高，并且由于光刻工藝存在對準偏差的問題，因此在采用光刻、刻蝕工藝對N型多晶硅層進行處理時，為了保證在光刻工藝出現(xiàn)對準偏差的情況下，N型多晶硅發(fā)射極仍然能完全覆蓋發(fā)射區(qū)窗口，如圖1所示，N型多晶硅發(fā)射極05的寬度比發(fā)射區(qū)窗口 04的寬度要大一些，從而導(dǎo)致芯片面積較大，進而導(dǎo)致生產(chǎn)成本進一步升高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明實施例提供一種多晶硅發(fā)射極晶體管及其制作方法，用以降低多晶硅發(fā)射極晶體管的生產(chǎn)成本。
[0008]本發(fā)明實施例提供的一種多晶硅發(fā)射極晶體管的制作方法，在襯底上依次形成N型集電區(qū)、厚氧化層、P型基區(qū)和薄氧化層，在形成所述薄氧化層之后，還包括:
[0009]采用光刻、刻蝕工藝在所述薄氧化層中形成發(fā)射區(qū)窗口，暴露出位于發(fā)射區(qū)窗口區(qū)域的P型基區(qū)；
[0010]形成填充所述發(fā)射區(qū)窗口以及覆蓋所述薄氧化層表面和所述厚氧化層表面的未摻雜的多晶娃層；
[0011]對所述未摻雜的多晶硅層進行刻蝕處理，去除所述發(fā)射區(qū)窗口區(qū)域之外的區(qū)域的未摻雜的多晶娃層，保留所述發(fā)射區(qū)窗口中的未摻雜的多晶娃層；
[0012]對所述發(fā)射區(qū)窗口中的未摻雜的多晶硅層進行摻雜，形成N型多晶硅發(fā)射極；
[0013]對形成有所述N型多晶硅發(fā)射極的襯底進行第一熱處理，使所述N型多晶硅發(fā)射極中的摻雜元素擴散至暴露出的所述P型基區(qū)的表層之中，形成N型擴散區(qū)。
[0014]本發(fā)明實施例提供的上述多晶硅發(fā)射極晶體管的制作方法，由于在形成填充發(fā)射區(qū)窗口以及覆蓋薄氧化層表面和厚氧化層表面的多晶硅層之后，直接采用刻蝕工藝來去除發(fā)射區(qū)窗口區(qū)域之外的區(qū)域的多晶硅層，因此與現(xiàn)有方法相比，不需要對多晶硅層進行光刻處理，從而節(jié)省了生產(chǎn)成本。并且，直接采用刻蝕工藝所形成的多晶硅發(fā)射極僅是發(fā)射區(qū)窗口中的多晶硅層，即多晶硅發(fā)射極的寬度等于發(fā)射區(qū)窗口的寬度，這與現(xiàn)有方法相比，由于不需要對多晶硅層進行光刻處理，因此不存在現(xiàn)有方法中的將多晶硅發(fā)射極的寬度設(shè)計為大于發(fā)射區(qū)窗口的寬度，從而可以減小芯片面積，進一步降低多晶硅發(fā)射極晶體管的生產(chǎn)成本。
[0015]較佳地，為了便于實施，在本發(fā)明實施例提供的上述制作方法中，對所述未摻雜的多晶硅層進行刻蝕處理，具體包括:
[0016]采用干法刻蝕工藝對所述未摻雜的多晶硅層進行刻蝕，直至所述薄氧化層表面上的未摻雜的多晶娃層和所述厚氧化層表面上的未摻雜的多晶娃層被完全刻蝕掉。
[0017]較佳地，為了便于實施，在本發(fā)明實施例提供的上述制作方法中，在形成所述N型擴散區(qū)之后，還包括:
[0018]對形成有所述N型擴散區(qū)的襯底進行第二熱處理。
[0019]較佳地，為了便于實施，在本發(fā)明實施例提供的上述制作方法中，對形成有所述N型擴散區(qū)的襯底進行第二熱處理，具體包括:
[0020]在溫度為350°C?700°C的條件下，對形成有所述N型擴散區(qū)的襯底進行第二熱處理 30min ?300min。
[0021]較佳地，為了便于實施，在本發(fā)明實施例提供的上述制作方法中，對形成有所述N型多晶硅發(fā)射極的襯底進行第一熱處理，具體包括:
[0022]在溫度為900°C?1150°C的條件下，對形成有所述N型多晶硅發(fā)射極的襯底進行第一熱處理1s?200s。
[0023]較佳地，為了便于實施，在本發(fā)明實施例提供的上述制作方法中，對所述發(fā)射區(qū)窗口中的未摻雜的多晶硅層進行摻雜，具體包括:
[0024]采用離子注入的方式將摻雜元素注入到所述發(fā)射區(qū)窗口中的未摻雜的多晶硅層中。
[0025]較佳地，為了便于實施，在本發(fā)明實施例提供的上述制作方法中，所述摻雜元素為磷、砷或鋪。
[0026]本發(fā)明實施例提供的一種多晶硅發(fā)射極晶體管，包括襯底，位于所述襯底表層之中的N型集電區(qū)，位于所述N型集電區(qū)表層之中的P型基區(qū)，位于所述P型基區(qū)上的薄氧化層，位于所述P型基區(qū)和所述薄氧化層兩側(cè)的厚氧化層，位于所述薄氧化層中的發(fā)射區(qū)窗口，位于所述發(fā)射區(qū)窗口中的N型多晶硅發(fā)射極，以及位于所述N型多晶硅發(fā)射極下方的所述P型基區(qū)表層之中的N型擴散區(qū)；
[0027]所述發(fā)射區(qū)窗口為貫穿所述薄氧化層的過孔，所述N型多晶硅發(fā)射極僅填充于所述發(fā)射區(qū)窗口中。
【附圖說明】
[0028]圖1為現(xiàn)有的NPN晶體管的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖2a至圖2e分別為采用現(xiàn)有的NPN晶體管的制作方法執(zhí)行各步驟后的剖面結(jié)構(gòu)不意圖；
[0030]圖3為本發(fā)明實施例提供的多晶硅發(fā)射極晶體管的制作方法的流程圖；
[0031]圖4a至圖4f分別為采用本發(fā)明