專利名稱：實(shí)現(xiàn)肖特基二極管功能的雙極集成電路結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及雙極集成電路技術(shù)領(lǐng)域，具體是指ー種實(shí)現(xiàn)肖特基ニ極管功能的雙極集成電路結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
利用金屬和半導(dǎo)體整流接觸特性制成的ニ極管稱為肖特基勢(shì)壘ニ極管，它和PN結(jié)ニ極管具有類似的電流和電壓關(guān)系，即它們都有單向?qū)щ娦?。一般采用金屬與輕摻雜的N型硅接觸來(lái)制作肖特基ニ極管。該肖特基ニ極管的特性取決于幾個(gè)因素，包括金屬組成、 硅摻雜、邊緣效應(yīng)、退火條件以及是否存在表面污染物等。在雙極集成電路設(shè)計(jì)中，為了節(jié)省成本，需要把一般外接的肖特基ニ極管集成在電路內(nèi)部，這需要肖特基ニ極管的制造エ藝與雙極集成電路エ藝兼容。在現(xiàn)有技術(shù)中，通常采用在N型外延淀積特殊金屬(如鈦，鉬和鈀等)的方法來(lái)形成肖特基勢(shì)壘，因?yàn)樵诒３值徒佑|電阻的同時(shí)確保了足夠的勢(shì)壘高度，且具有穩(wěn)定性高和重復(fù)性好的特點(diǎn)。N型硅構(gòu)成肖特基ニ極管的陰極，而金屬構(gòu)成陽(yáng)扱。此外，肖特基ニ極管需要形成通過(guò)厚場(chǎng)氧化層的接觸，而穿透厚場(chǎng)氧化層的接觸刻蝕會(huì)使基區(qū)接觸和發(fā)射區(qū)接觸出現(xiàn)過(guò)腐蝕。因此，一般需要執(zhí)行兩步連續(xù)的氧化層去除エ藝避免出現(xiàn)過(guò)腐蝕現(xiàn)象首先減薄肖特基接觸上的場(chǎng)氧化層厚度，然后再形成實(shí)際的接觸孔。這樣制造的肖特基ニ極管需要増加一次光刻。因此，一般雙極エ藝制作高性能的肖特基ニ極管的方法是首先，在刻蝕孔時(shí)增加一次肖特基接觸的光刻；然后，在淀積金屬布線時(shí)把常用的鋁硅銅濺射換成鈦、鉬和鈀等特殊金屬的濺射。増加光刻次數(shù)會(huì)帶來(lái)芯片成本的上升，而鈦，鉬和鈀等特殊金屬也是價(jià)格昂貴。用該方法來(lái)制作肖特基ニ極管，エ序復(fù)雜，制作的エ藝成本高昂。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是克服了上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)，提供ー種無(wú)需額外的肖特基接觸光刻，也無(wú)需采用鈦、鉬和鈀等貴金屬，同時(shí)保持這些特殊金屬形成的肖特基勢(shì)壘所具有的穩(wěn)定性和重復(fù)性，制造エ藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低廉，應(yīng)用范圍較為廣泛的實(shí)現(xiàn)肖特基ニ極管的雙極集成電路結(jié)構(gòu)。為了實(shí)現(xiàn)上述的目的，本實(shí)用新型的實(shí)現(xiàn)肖特基ニ極管功能的雙極集成電路結(jié)構(gòu)包括襯底；分別生成于所述的襯底內(nèi)的N埋層和P埋層；生成于所述的襯底上的外延層；分別生成于所述的外延層內(nèi)的上隔離層和深磷層；分別生成于所述的外延層內(nèi)N阱、基區(qū)和P-層；生成于所述的深磷層上的發(fā)射區(qū)；通過(guò)一次蝕刻形成于所述的基區(qū)內(nèi)的肖特基接觸孔；以及通過(guò)蒸發(fā)鋁形成于所述的肖特基接觸孔內(nèi)的硅化合物肖特基勢(shì)壘層。采用了該實(shí)用新型的實(shí)現(xiàn)肖特基ニ極管的雙極集成電路結(jié)構(gòu)，其具有利用準(zhǔn)等平面エ藝形成的外延層內(nèi)的N阱、基區(qū)和P-層；并具有通過(guò)一次蝕刻形成肖特基接觸孔；以及通過(guò)蒸發(fā)鋁形成于肖特基接觸孔內(nèi)的硅化合物肖特基勢(shì)壘層。從而保證該エ藝無(wú)需額外的肖特基接觸光刻，也無(wú)需采用鈦、鉬和鈀等貴金屬，同時(shí)保持由鈦、鉬和鈀等貴金屬形成的肖特基勢(shì)壘所具有的穩(wěn)定性和重復(fù)性，與通用的雙極集成電路生產(chǎn)工藝兼容，且本實(shí)用新型的實(shí)現(xiàn)肖特基二極管的雙極集成電路結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)工藝流程簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低廉，應(yīng)用范圍也較為廣泛。

圖I為本實(shí)用新型的實(shí)現(xiàn)肖特基二極管功能的雙極集成電路結(jié)構(gòu)的截面圖。圖2為采用本實(shí)用新型的實(shí)現(xiàn)肖特基二極管功能的雙極集成電路結(jié)構(gòu)的制造方法步驟流程圖。圖3為本實(shí)用新型電路結(jié)構(gòu)的制造方法在實(shí)際應(yīng)用中的的步驟流程示意圖。
具體實(shí)施方式
為了能夠更清楚地理解本實(shí)用新型的技術(shù)頁(yè)面，特舉以下實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明。 請(qǐng)參閱圖I所示，為本實(shí)用新型的實(shí)現(xiàn)肖特基二極管功能的雙極集成電路結(jié)構(gòu)截面圖。在一種實(shí)施方式中，該實(shí)現(xiàn)肖特基二極管功能的雙極集成電路結(jié)構(gòu)，如圖I所示，包括襯底；分別生成于所述的襯底內(nèi)的N埋層和P埋層；生成于所述的襯底上的外延層；分別生成于所述的外延層內(nèi)的上隔離層和深磷層；分別生成于所述的外延層內(nèi)N阱、基區(qū)和P-層；生成于所述的深磷層上的發(fā)射區(qū)；通過(guò)一次蝕刻形成于所述的基區(qū)內(nèi)的肖特基接觸孔；以及通過(guò)蒸發(fā)鋁形成于所述的肖特基接觸孔內(nèi)的硅化合物肖特基勢(shì)壘層。為本實(shí)用新型的實(shí)現(xiàn)肖特基二極管功能的雙極集成電路的制造方法，如圖2所示，包括以下步驟(I)生成襯底、襯底內(nèi)的N埋層和P埋層、襯底上的外延層以及外延層內(nèi)的上隔離層和深磷層；(2)利用準(zhǔn)等平面工藝形成所述外延層內(nèi)的N阱、基區(qū)和P-層，并退火；(3)通過(guò)預(yù)淀積和再擴(kuò)散生成深磷層上的發(fā)射區(qū)；(4)通過(guò)一次蝕刻形成位于所述的基區(qū)內(nèi)的肖特基接觸孔；( 5 )蒸發(fā)鋁，在所述的肖特基接觸孔內(nèi)形成硅化合物肖特基勢(shì)壘層。優(yōu)選的，所述的步驟(I)具體包括以下步驟(11)選用P型硅制備襯底，所述襯底的晶向?yàn)椤?11〉，電阻率為25Q cm 50 Q cm ;(12)在襯底上生長(zhǎng)一層厚度7000 A的氧化層，然后進(jìn)行N埋層光刻、腐蝕，再進(jìn)行磷淀積擴(kuò)散，形成N埋層，所選用的磷的濃度P S為18 25 Q / □，結(jié)深XjN+為4 y m ;(13)在襯底上生長(zhǎng)一層厚度1200A的薄氧化層，然后帶膠進(jìn)行硼注入，注入能量為80kev，注入劑量為2. 4E14,去膠，退火形成P埋層；(14)在襯底上生長(zhǎng)一層厚度為15 ii m的外延層,所述的外延層電阻率為4 Q ^cm 5 Q cm ；(15)在襯底上生長(zhǎng)一層厚度為5000 A的氧化層，然后進(jìn)行深磷光刻、腐蝕，再進(jìn)行深磷預(yù)淀積和擴(kuò)散，形成深磷層；(16)在襯底上生長(zhǎng)一層厚度為5000 A的氧化層，然后進(jìn)行隔離光刻、腐蝕，再進(jìn)行隔離CVD和再擴(kuò)散形成上隔離層，所述的隔離CVD濃度P s為3 5. 5 Q / ロ。進(jìn)ー步優(yōu)選的，所述的步驟(2)具體包括以下步驟(21)去除所述的步驟(12) (16)中生成的氧化層；(22)在所述的襯底上生長(zhǎng)ー層厚度為500 4的薄氧化層用作注入遮擋層；(23)進(jìn)行N阱光刻，而后進(jìn)行N阱帶膠注入；(24)進(jìn)行基區(qū)光刻，而后進(jìn)行基區(qū)帶膠注入；(25)進(jìn)行P-層光刻，而后進(jìn)行P-層帶膠注入；(26)去膠；·(27) ニ氧化硅 CVD;(28)達(dá)到1200°C后，退火30分鐘。更進(jìn)ー步優(yōu)選的，所述的步驟(3)具體包括以下步驟(31)在所述的深磷層上進(jìn)行光刻和腐蝕；(32)進(jìn)行預(yù)淀積；(33)再擴(kuò)散形成N+發(fā)射區(qū)，作為肖特基ニ極管陰極歐姆接觸區(qū)域。更優(yōu)選的，所述的步驟(5)具體包括以下步驟(51)在所述的肖特基接觸孔內(nèi)，蒸發(fā)形成厚度為2.5 厚的鋁層；(53)進(jìn)行鋁光刻；(54)干法腐蝕形成芯片器件連接布線，并作為肖特基ニ極管的陽(yáng)極；(55)進(jìn)行合金和鈍化工序，形成肖特基ニ極管。在實(shí)際應(yīng)用中，本實(shí)用新型制作肖特基ニ極管時(shí)對(duì)雙極エ藝的改進(jìn)思路是首先，采用準(zhǔn)等平面技術(shù)，盡可能的減小氧化層臺(tái)階和厚度，這樣在刻蝕氧化層時(shí)，即使沒(méi)有額外的肖特基接觸光刻也能保證基區(qū)接觸和發(fā)射區(qū)接觸不會(huì)過(guò)腐蝕，因此僅需一次孔刻蝕就可以達(dá)到一般需兩次刻蝕的效果。其次，采用純鋁蒸發(fā)エ藝，而非鋁硅銅濺射エ藝，通過(guò)鋁與輕摻雜N型硅形成肖特基勢(shì)壘。由于鋁層較厚，同時(shí)是通過(guò)高溫蒸發(fā)エ藝形成的，保證了鋁與硅接觸形成的肖特基勢(shì)壘的穩(wěn)定性和重復(fù)性。具體如圖3所示，包括以下步驟第一歩，使用常規(guī)雙極エ藝形成N埋、P埋、外延、上隔離和深磷等エ藝層次。第二歩，使用準(zhǔn)等平面技木，帶膠注入N阱、基區(qū)和P-等層次，并退火。第三歩，發(fā)射區(qū)預(yù)淀積和再擴(kuò)散。第四歩，孔和肖特基接觸刻蝕。第五歩，純鋁蒸發(fā)，形成硅化合物的肖特基勢(shì)壘。本實(shí)用新型的進(jìn)ー步改進(jìn)是第二步在去除氧化層后不先生長(zhǎng)厚的場(chǎng)氧化層，而是生長(zhǎng)ー層500 A的薄氧化層，然后帶膠注入N阱，P+，P-和基區(qū)等層次，這ー過(guò)程為準(zhǔn)等平面技術(shù)，具有氧化層臺(tái)階小，エ序簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。由于第二步的エ藝改進(jìn)，在第四步孔刻蝕時(shí)就僅需有一次刻蝕就能將肖特基接觸刻蝕出來(lái)。第五步中采用純鋁蒸發(fā)而非常規(guī)雙極エ藝中的鋁硅銅濺射。實(shí)際的生產(chǎn)流程包括以下步驟(I)硅襯底制備選用P型硅，晶向〈111〉，電阻率為25 50Q. cm。(2) N埋層形成先生長(zhǎng)ー層7000 A的氧化層，然后進(jìn)行N埋層光刻、腐蝕，再進(jìn)行磷淀積擴(kuò)散，選用的磷濃度P S為18 25 Q / □，結(jié)深XjN+為4 m。[0055](3)P埋形成薄氧氧化生成1200A的氧化層，然后帶膠進(jìn)行硼注入，注入能量為80kev,注入劑量為2. 4E14,隨后去膠，退火形成P埋層次。(4)外延生長(zhǎng)一層厚度為15 U m,電阻率約4 5 Q cm的外延層。(5)深磷形成先生長(zhǎng)一層5000 A的氧化層，然后進(jìn)行深磷光刻、腐蝕，再進(jìn)行深磷預(yù)淀積和擴(kuò)散形成深磷層次。(6)隔離形成先生長(zhǎng)一層5000 A的氧化層，然后進(jìn)行隔離光刻、腐蝕，再進(jìn)行隔尚CVD和再擴(kuò)散形成隔尚。隔尚CVD濃度ps:3 5. 5Q/IZI。(7)準(zhǔn)等平面技術(shù)先去除以上層次形成的氧化層，再升長(zhǎng)一層500 A的薄氧化層用作注入遮擋層，然后進(jìn)行N阱、基區(qū)和P-等層次的帶膠注入，然后進(jìn)行退火，退火條件是1200°C，30分鐘。具體實(shí)施步驟如下薄氧化層一〉N阱光刻一〉N阱注入一〉基區(qū)光刻一〉基區(qū)注入一〉P-光刻一〉P-注入一〉去膠一〉Si02CVD—〉退火?！?8)發(fā)射區(qū)形成通過(guò)發(fā)射區(qū)光刻、腐蝕，然后發(fā)射區(qū)預(yù)淀積，發(fā)射區(qū)再擴(kuò)散形成發(fā)射區(qū)N+區(qū)域。也是肖特基二極管陰極歐姆接觸區(qū)域。 (9)孔和肖特基接觸形成由于前面的準(zhǔn)等平面工藝，使場(chǎng)氧化層的臺(tái)階有了明顯改善，這樣在刻蝕孔時(shí)只要刻蝕一次就可以把肖特基接觸也很好的刻蝕出來(lái)，而如果常規(guī)雙極工藝，則肯定需要兩次光刻才可以把肖特基接觸高質(zhì)量的刻蝕出來(lái)。(10)金屬鋁形成采用鋁蒸發(fā)工藝，蒸發(fā)一層2. 5 厚的鋁層。隨后進(jìn)行鋁光刻、干法腐蝕形成芯片器件連接的布線，同時(shí)也是肖特基二極管的陽(yáng)極。最后經(jīng)合金和鈍化工序后，整個(gè)高性能的肖特基二極管就制作完成。本實(shí)用新型制作肖特基二極管的工藝是在標(biāo)準(zhǔn)雙極工藝上進(jìn)行了改進(jìn)，因此也是制作雙極集成電路的工藝。與一般的雙極工藝制作肖特基二極管的主要區(qū)別是進(jìn)行N阱，基區(qū)，P-等有源區(qū)形成是通過(guò)準(zhǔn)等平面技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，主要是通過(guò)薄氧化層做遮擋層，進(jìn)行一次帶膠注入。而一般工藝都是通過(guò)先長(zhǎng)厚場(chǎng)氧化層，通過(guò)場(chǎng)氧化層做遮蔽層，非帶膠注入。因此，本實(shí)用新型的氧化層臺(tái)階小(基本沒(méi)有)，故在刻蝕孔時(shí)(即刻蝕氧化層)可以一次刻蝕就把肖特基接觸也刻蝕的很完美，也就是可以把肖特基接觸刻蝕等同于孔刻蝕。本實(shí)用新型在制作肖特基二極管的勢(shì)壘時(shí)，采用純鋁蒸發(fā)工藝，通過(guò)這層2. 5 y m厚的鋁與硅表面反應(yīng)，形成鋁硅化合物。這種鋁硅化合物用作肖特基勢(shì)壘，替代鈦，鉬和鈀等特殊金屬與硅形成的硅化物作的肖特基勢(shì)壘。一般情況下，如果采用鋁硅銅濺射形成的硅化物作肖特基勢(shì)壘的特性比鈦，鉬和鈀等特殊金屬與硅形成的硅化物作的肖特基勢(shì)壘的特性差很多，主要是濺射鋁與硅反應(yīng)一致性差，覆蓋肖特基接觸表面致密性差，硅表面容易有污染物，讓肖特基接觸的有效面積大為減小。故這種工藝制作的肖特基二極管正向壓降大，與鈦，鉬和鈀等特殊金屬制作的有明顯差距。但本實(shí)用新型采用2. 5 厚的純鋁蒸發(fā)工藝，雜質(zhì)少，鋁與硅反應(yīng)穩(wěn)定，形成的硅化物均勻覆蓋住肖特基接觸孔，性能十分接近鈦，鉬和鈀等特殊金屬制作的肖特基二極管。采用了該實(shí)用新型的實(shí)現(xiàn)肖特基二極管的雙極集成電路結(jié)構(gòu)，其具有利用準(zhǔn)等平面工藝形成的外延層內(nèi)的N阱、基區(qū)和P-層；并具有通過(guò)一次蝕刻形成肖特基接觸孔；以及通過(guò)蒸發(fā)鋁形成于肖特基接觸孔內(nèi)的硅化合物肖特基勢(shì)壘層。從而保證該工藝無(wú)需額外的肖特基接觸光刻，也無(wú)需采用鈦、鉬和鈀等貴金屬，同時(shí)保持由鈦、鉬和鈀等貴金屬形成的肖特基勢(shì)壘所具有的穩(wěn)定性和重復(fù)性，與通用的雙極集成電路生產(chǎn)工藝兼容，且本實(shí)用新型的實(shí)現(xiàn)肖特基ニ極管的雙極集成電路結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)エ藝流程簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低廉，應(yīng)用范圍也較為廣泛。在此說(shuō)明書(shū)中，本實(shí)用新型已參照其特定的實(shí)施例作了描述。但是，很顯然仍可以作出各種修 改和變換而不背離本實(shí)用新型的精神和范圍。因此，說(shuō)明書(shū)和附圖應(yīng)被認(rèn)為是說(shuō)明性的而非限制性的。
權(quán)利要求1.一種實(shí)現(xiàn)肖特基二極管功能的雙極集成電路結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的雙極集成電路結(jié)構(gòu)包括 襯底； N埋層和P埋層，分別生成于所述的襯底內(nèi)； 外延層，生成于所述的襯底上； 上隔離層和深磷層，分別生成于所述的外延層內(nèi)； N阱、基區(qū)和P-層，分別生成于所述的外延層內(nèi)； 發(fā)射區(qū)，生成于所述的深磷層上； 肖特基接觸孔，通過(guò)一次蝕刻形成于所述的基區(qū)內(nèi)；以及 硅化合物肖特基勢(shì)壘層，通過(guò)蒸發(fā)鋁形成于所述的肖特基接觸孔內(nèi)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種實(shí)現(xiàn)肖特基二極管的雙極集成電路結(jié)構(gòu)，屬于半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域。該實(shí)用新型的雙極集成電路結(jié)構(gòu)，其具有利用準(zhǔn)等平面工藝形成的外延層內(nèi)的N阱、基區(qū)和P-層；并具有通過(guò)一次蝕刻形成肖特基接觸孔；以及通過(guò)蒸發(fā)鋁形成于肖特基接觸孔內(nèi)的硅化合物肖特基勢(shì)壘層。從而保證該工藝無(wú)需額外的肖特基接觸光刻，也無(wú)需采用鈦、鉑和鈀等貴金屬，同時(shí)保持由鈦、鉑和鈀等貴金屬形成的肖特基勢(shì)壘所具有的穩(wěn)定性和重復(fù)性，與通用的雙極集成電路生產(chǎn)工藝兼容，且本實(shí)用新型的實(shí)現(xiàn)肖特基二極管的雙極集成電路結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)工藝流程簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低廉，應(yīng)用范圍也較為廣泛。
文檔編號(hào)H01L29/872GK202772141SQ201220504000
公開(kāi)日2013年3月6日 申請(qǐng)日期2012年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月27日
發(fā)明者陳冠峰, 張驍宇, 卜慧琴 申請(qǐng)人:無(wú)錫華潤(rùn)矽科微電子有限公司