專利名稱：能夠抑制晶體管特性退化的制造雙極晶體管的方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及用于制造雙極晶體管的方法。
在用于制造雙極晶體管的第一現(xiàn)有技術(shù)方法中，第一絕緣層、第二導電型的第一多晶硅層和第二絕緣層依次形成在第一導電型半導體襯底上。然后第二絕緣層和第一多晶硅層被構(gòu)圖以在其中形成開口。然后，使用第二絕緣層和第一多晶硅層做掩模，過腐蝕(over etched)第一絕緣層。再在整個表面上形成第二多晶硅層。用各向同性腐蝕工藝腐蝕除了第一多晶硅層下面的部分第二多晶硅層之外的第二多晶硅層。第二導電型雜質(zhì)被注入到半導體襯底中以形成基區(qū)。在第一和第二多晶硅層的側(cè)壁上形成側(cè)壁絕緣層。然后在基區(qū)上形成第一導電型的第三多晶硅層。最后進行退火操作。結(jié)果第二導電型的雜質(zhì)從第一多晶硅層經(jīng)過第二多晶硅層擴散到半導體襯底中以形成接合(graft)基區(qū)，并且第一導電型雜質(zhì)從第三多晶硅層擴散到基區(qū)中以形成發(fā)射區(qū)。這將在后面詳細解釋。
但是在上述第一現(xiàn)有技術(shù)方法中，由于半導體襯底也是在用于腐蝕第二多晶硅層的各向同性腐蝕工藝中被腐蝕的，所以晶體管的特性退化。例如，可能產(chǎn)生漏電流，而且接合基區(qū)不能與增加基極電阻的基層電連接。
在用于制造雙極晶體管的第二現(xiàn)有技術(shù)方法中，第一現(xiàn)有技術(shù)方法的第二多晶硅層被氧化，并且其被氧化的部分用干法腐蝕工藝被去掉(參見JP-A-62-169364)。
但是在上述第二現(xiàn)有技術(shù)方法中，由于半導體襯底被用于去掉第二多晶硅層的氧化部分的干法腐蝕工藝損傷，所以晶體管特性仍是變壞。
本發(fā)明的目的是抑制雙極晶體管的特性的退化。
根據(jù)本發(fā)明的目的，在用于制造雙極晶體管的方法中，第一絕緣層、第二導電型的第一多晶硅層和第二絕緣層依次形成在第一導電型半導體襯底上；然后第二絕緣層和第一多晶硅層被構(gòu)圖以在其中形成開口；然后，使用第二絕緣層和第一多晶硅層做掩模過腐蝕(over etched)第一絕緣層；再在整個表面上形成第二多晶硅層；對除了第一多晶硅層下面部分的第二多晶硅層之外的第二多晶硅層進行氧化工藝，并且用濕法腐蝕工藝去掉第二多晶硅層的氧化部分；然后第二導電型的雜質(zhì)被注入到半導體襯底中以形成基區(qū)；在第一和第二多晶硅層的側(cè)壁上形成側(cè)壁絕緣層；在基區(qū)上形成第一導電型的第三多晶硅層；最后進行退火操作；結(jié)果，第二導電型的雜質(zhì)從第一多晶硅層經(jīng)過第二多晶硅層擴散到半導體襯底中以形成接合基區(qū)，并且第一導電型的雜質(zhì)從第三多晶硅層擴散到基區(qū)中以形成發(fā)射區(qū)；這樣，由于半導體襯底幾乎不能在用于腐蝕第二多晶硅層的濕法腐蝕工藝被腐蝕，所以晶體管特性幾乎沒下降。
通過下面參照附圖與現(xiàn)有技術(shù)對比說明，使本發(fā)明更容易被理解，其中
圖1A到1K是解釋用于制造雙極晶體管的現(xiàn)有技術(shù)方法的剖面圖；和圖2A-2L是解釋根據(jù)本發(fā)明制造雙極晶體管的方法的實施例的剖面圖。
在介紹本發(fā)明的最佳實施例之前，首先參照圖1A-1K解釋用于制造雙極晶體管的現(xiàn)有技術(shù)方法。
首先，參照圖1A，對N型單晶襯底1實施氧化工藝以形成氧化硅層2。摻雜硼的多晶硅層3淀積在氧化硅層2上。然后氮化硅層4淀積在摻雜硼的多晶硅層3上。
接著參照圖1B，使用光刻工藝在氮化硅層4上形成光刻膠圖形層5。然后用光刻膠圖形層5做掩模，用于法腐蝕工藝腐蝕氮化硅層4和摻雜硼的多晶硅層3。這樣，在氮化硅層4和摻雜硼的多晶硅層2內(nèi)部形成開口。然后去掉光刻膠圖形層5。
再參照圖1C，用氮化硅層4和摻雜硼的多晶硅層3做掩模，用濕法腐蝕工藝側(cè)腐蝕氧化硅層2。
參照圖1D，非摻雜多晶硅層6淀積在整個表面上。
參照圖1E，未摻雜的多晶硅層6被用各向同性腐蝕工藝腐蝕。結(jié)果，只在氧化硅層2的側(cè)壁上留下未摻雜的多晶硅層6。在這種情況下，大約300-2000厚的單晶硅襯底1也被腐蝕。
參照圖1F，使用氮化硅層4做掩模，硼離子被注入到單晶硅襯底1中。結(jié)果，在單晶硅襯底1內(nèi)部形成P型基層7。
參照圖1G，氧化硅層8和氮化硅層9被依次淀積在整個表面上。
參照圖1H，用干法腐蝕工藝腐蝕氮化硅層9，之后用濕法腐蝕工藝腐蝕氧化硅層8。結(jié)果，用氧化硅層8和氮化硅層9形成側(cè)壁絕緣層。
參照圖1I，多晶硅層10淀積在整個表面上，然后，砷離子被注入到多晶硅層10中。然后用光刻和腐蝕工藝構(gòu)圖多晶硅層10。結(jié)果形成摻雜砷的多晶硅層10。
然后參照圖1J，進行退火操作，結(jié)果，硼離子從摻雜硼的多晶硅層3經(jīng)過未摻雜的多晶硅層6擴散到單晶硅襯底1，由此在單晶硅襯底1內(nèi)部形成P+型接合基區(qū)11。同時，砷離子從摻雜砷的多晶硅層10擴散到P型基層7，從而在P型基層7內(nèi)部形成N型發(fā)射區(qū)12。
最后，參照圖1K，形成發(fā)射極13E和基極13B。注意，基極13B經(jīng)過多晶硅層3和6連接到接合基區(qū)11。這樣就完成了具有作為與集電極電極(未示出)連接的集電極的單晶硅襯底1的NPN型晶體管。
但是在圖1A-1K所示的方法中，由于單晶硅襯底1也在用于腐蝕未摻雜的多晶硅層6的各向同性腐蝕工藝被腐蝕，所以晶體管特性下降。例如，漏電流可能增加，而且P+型接合基區(qū)11不能與增加基極電阻的P型基層7電連接。
下面參照圖2A-2K介紹根據(jù)本發(fā)明的制造雙極晶體管的方法的實施例。
首先參照圖2A，用與圖1A同樣的方式，對N型單晶硅襯底1進行氧化工藝以形成200-1000厚的氧化硅層2，然后約1000-3000厚的摻雜硼的多晶硅層3淀積在氧化硅層2上。然后500-3000厚的氮化硅層4淀積在摻雜硼的多晶硅層3上。
參照圖2B，以與圖1B同樣的方式，使用光刻工藝在氮化硅層4上形成約1μm厚的光刻膠圖形層5。用光刻膠圖形層5做掩模，用干法腐蝕工藝腐蝕氮化硅層4和摻雜硼的多晶硅層3。從而在氮化硅層4和摻雜硼的多晶硅層2內(nèi)部形成開口。然后去掉光刻膠圖形層5。
參照圖2C，以與圖1C同樣的方式，用氮化硅層4和摻雜硼的多晶硅層3做掩模，用濕法腐蝕工藝側(cè)腐蝕約1000-3000厚的氧化硅層2。
參照圖2D，以與圖1D同樣的方式，在整個表面上淀積約200-1000厚的未摻雜的多晶硅層6。
參照圖2E，進行氧化工藝，結(jié)果，未摻雜的多晶硅層6的暴露部分被轉(zhuǎn)變成氧化硅層6a。
參照圖2F，使用氟化氫用濕法腐蝕工藝腐蝕氧化硅層6a。結(jié)果，只在氧化硅層2的側(cè)壁上留下未摻雜的多晶硅層6。注意在這種情況下，單晶硅襯底1幾乎不被腐蝕。
參照圖2G，以與圖1F同樣的方式，用氮化硅層4做掩模，硼離子被注入到單晶硅襯底1中。結(jié)果在單晶硅襯底1內(nèi)部形成P型基層7。
參照圖2H，以與圖1G同樣的方式，約200-1000厚的氧化硅層8和約500-3000厚的氮化硅層9依次淀積在整個表面上。
參照圖2I，以與圖1H同樣的方式，用干法腐蝕工藝深腐蝕氮化硅層9，之后，用濕法腐蝕工藝腐蝕氧化硅層8。結(jié)果，用氧化硅層8和氮化硅層9形成側(cè)壁絕緣層。
參照圖2J，以與圖1I同樣的方式，約1000-3000厚的多晶硅層10淀積在整個表面上，然后砷離子被注入到多晶硅層10中。再用光刻和腐蝕工藝構(gòu)圖多晶硅層10。結(jié)果形成摻雜砷的多晶硅層10。
參照圖2K，以與圖1J同樣的方式，在約700到1200℃進行退火操作。結(jié)果硼離子從摻雜硼的多晶硅層3經(jīng)過未摻雜的多晶硅層6擴散到單晶硅襯底1，由此在單晶硅襯底1內(nèi)部形成P+型接合基區(qū)11。同時，砷離子從摻雜砷的多晶硅層10擴散到P型基層7，由此在P型基區(qū)7內(nèi)部形成N型發(fā)射區(qū)12。
最后，參照圖2L，以與圖1K同樣的方式，形成發(fā)射極13E和基極13B。注意基極13B經(jīng)過多晶硅層3和6連接到接合基區(qū)11。這樣，就完成了具有作為與集電極電極(未示出)連接的集電極的單晶硅襯底1的NPN型晶體管。
在圖2A-2L所示的方法中，由于單晶硅襯底1在用于腐蝕未摻雜的多晶硅層6的濕法腐蝕工藝中幾乎不被腐蝕，所以可以抑制漏電流，而且P+型接合基區(qū)11可以可靠地連接到抑制基極電阻增加的P型基層7。
在上述實施例中，可以在多晶硅層3和10生長的同時將雜質(zhì)離子引入到其中，或在生長之后離子注入。
而且，由于用氧化工藝和濕法腐蝕工藝去掉未摻雜的多晶硅層6，而不是用干法腐蝕工藝，所以制造成本可以降低。
注意，本發(fā)明還適用于集電極掩埋層型雙極晶體管，其中拉出的(pull-out)集電極形成在單晶硅襯底的前表面上。另外，本發(fā)明還適用于制造PNP型晶體管的方法。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，由于半導體襯底在未摻雜的多晶硅層的去除工藝中幾乎不被腐蝕，所以可以抑制晶體管特性的退化。
權(quán)利要求
1．制造雙極晶體管的方法，包括以下步驟在第一導電型的半導體襯底(1)上形成第一絕緣層(2)；在所述第一絕緣層上形成第二導電型的第一多晶硅層(3)；在所述第一多晶硅層上形成第二絕緣層(4)；構(gòu)圖所述第二絕緣層和所述第一多晶硅層以在所述第二絕緣層和所述第一多晶硅層內(nèi)部形成開口；在形成所述開口之后，用所述第二絕緣層和所述第一多晶硅層做掩模，過腐蝕所述第一絕緣層；過腐蝕所述第一絕緣層之后，在所述半導體襯底、所述第一和第二絕緣層和所述第一多晶硅層的暴露的整個表面上形成第二多晶硅層(6)；對除了所述第一多晶硅層下面的所述第二多晶硅層部分以外的所述第二多晶硅層進行氧化工藝；用濕法腐蝕工藝去掉所述第二多晶硅層的氧化部分；在去掉所述第二多晶硅層的氧化部分之后，向所述半導體襯底中注入所述第二導電型的雜質(zhì)以在所述半導體襯底的內(nèi)部形成基區(qū)；形成所述基區(qū)之后，在所述第一和第二多晶硅層的側(cè)壁上形成側(cè)壁絕緣層(8,9)；在形成所述側(cè)壁絕緣層之后，在所述半導體襯底的所述基區(qū)上形成所述第一導電型的第三多晶硅層(10)；進行退火工藝，從而所述第二導電型的雜質(zhì)從所述第一多晶硅層經(jīng)過所述第二多晶硅層擴散到所述半導體襯底中，從而在所述半導體襯底內(nèi)部形成接合基區(qū)(11)，并且所述第一導電型的雜質(zhì)從所述第三多晶硅層擴散到所述半導體襯底的所述基區(qū)中，從而在所述基區(qū)內(nèi)部形成發(fā)射區(qū)(12)。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造雙極晶體管的方法，其中所述第二多晶硅層是未摻雜的。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造雙極晶體管的方法，其中所述半導體襯底是由單晶硅制成。
4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造雙極晶體管的方法，其中所述第一絕緣層是由氧化硅制成。
5．根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造雙極晶體管的方法，其中所述第二絕緣層是由氮化硅制成。
6．根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造雙極晶體管的方法，其中所述側(cè)壁絕緣層包括氧化硅和氮化硅的疊層。
全文摘要
在制造雙極晶體管的方法中,第一絕緣層(2)、第一多晶硅層(3)、和第二絕緣層(4)依次形成在半導體襯底(1)上。然后第二絕緣層和第一多晶硅層被構(gòu)圖以在其中形成開口。然后,使用第二絕緣層和第一多晶硅層做掩模,過腐蝕第一絕緣層。再在整個表面上形成第二多晶硅層。對除了第一多晶硅層下面部分的第二多晶硅層之外的第二多晶硅層進行氧化工藝,用濕法腐蝕工藝去掉第二多晶硅層的氧化部分。然后第二導電型的雜質(zhì)被注入到半導體襯底中以形成基區(qū)。
文檔編號H01L29/10GK1230771SQ9910342
公開日1999年10月6日 申請日期1999年3月30日 優(yōu)先權(quán)日1998年3月30日
發(fā)明者上田裕 申請人:日本電氣株式會社