專利名稱：集成電路埋層和深磷的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體集成電路制造工藝，尤其涉及一種在具有N型埋層和深磷的雙極工藝中的集成電路埋層和深磷的制造方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)半導(dǎo)體集成電路制造工藝中，N型埋層應(yīng)用于晶體管正下方，N型埋層同時和N型深磷串聯(lián)在一起，其共同效果使NPN管集電極串聯(lián)電阻減少，同時發(fā)射極到集電極飽和壓降V ces減少，這些對于大電流工作的功率晶體管是有利于性能的改進(jìn)。但是，深磷工藝基本上要縱向深透外延層厚度，因此結(jié)深較深；正因為縱向結(jié)深較深，同時引起副作用使橫向擴散也相當(dāng)嚴(yán)重，從而影響了器件的合格率。
請參見圖1至圖3所示，它們表示現(xiàn)有技術(shù)有N型埋層和深磷的工藝流程制作器件的剖面示意圖。其工藝流程步驟如下請參見圖1所示，1.選用的是P型半導(dǎo)體硅單晶材料制造成硅大圓片1；2.在硅片1上表面拋光形成拋光片2，并在硅表面通過高溫?zé)嵫趸?.6μM厚二氧化硅；3.然后二氧化硅表面涂上厚度大于1μM光刻膠3(圖1A上中黑圓點)，通過光刻、顯影將光刻膠3中間部分光刻膠去掉，然后用HF酸將暴露出來二氧化硅腐蝕干凈形成2中間部分二氧化硅消失；4.用離子注入工藝將銻元素注入到硅片中，形成的N型埋層4，N型埋層兩側(cè)由于二氧化硅和光刻膠的掩蔽作用，使銻元素被阻擋不能進(jìn)入硅片內(nèi)部；請見圖2所示，5.將圖1A上的光刻膠、二氧化硅全部去干凈；在硅片1上表面生長N型外延12；請見圖1C所示，6.在N型外延12上生長二氧化硅然后用光刻、腐蝕技術(shù)限定隔離區(qū)域的表面13，經(jīng)過P型硼離子注入和去光刻膠，經(jīng)過高溫擴散形成圖3中的隔離區(qū)域13的斷面結(jié)構(gòu)；使P型硼由于高溫擴散，在縱向(垂直方向)和基片1的P型相連；由于隔離區(qū)域13是一個矩形的封閉環(huán)形結(jié)構(gòu)，因此隔離區(qū)域13的P型環(huán)和基片1的P型單晶相連，形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)內(nèi)部和1的P型單晶的上面的被包圍的N型外延12在電學(xué)上被P型硅隔離；7.通過光刻、腐蝕技術(shù)限定區(qū)域的表面14，經(jīng)過高溫攙雜和擴散形成限定區(qū)域14的高濃度1*1021原子/每立方公分的N型深磷斷面。
8.通過光刻、刻蝕技術(shù)限定區(qū)域的表面15，進(jìn)行有源器件NPN管基區(qū)硼離子注入和擴散形成15的斷面；再經(jīng)同樣的光刻、刻蝕技術(shù)限定區(qū)域表面16，經(jīng)過磷離子注入和擴散形成16的斷面，16是NPN管發(fā)射區(qū)，這樣形成了帶有深磷有源晶體管NPN管。
由此可見，在現(xiàn)有技術(shù)N型埋層和深磷的工藝中，由于深磷工藝基本上要縱向深透(圖上垂直方向)外延層厚度，因此結(jié)深較深；正因為縱向結(jié)深較深，同時引起副作用，即橫向擴散(水平方向)也相當(dāng)嚴(yán)重(大約是縱向結(jié)深的0.8倍)；而橫向擴散較嚴(yán)重和深磷工藝所決定的硅中飽和溶解度高可以達(dá)到1*1021個原子/每立方公分，也密切相關(guān)；為了保證N型深磷(14)和P型隔離區(qū)(13)之間有一定擊穿電壓(例如是電源電壓的2倍)，同樣的N型深磷(14)和有源器件NPN晶體管的P型基區(qū)(15)之間也同樣有一定的擊穿電壓，在設(shè)計時要保證N型深磷和二個P型區(qū)(上面的P隔離，P基區(qū))有一定的間隔(圖上水平間距)，使NPN管的芯片面積偏大，影響集成電路的集成度；實際工藝上要保證N型深磷和N型埋層連接，但是同時希望其橫向擴散(水平方向)和P型區(qū)有一定的間隔，是有一定的難度；有時發(fā)生由于深磷和NPN管晶體管的間隔過小，發(fā)生集電結(jié)擊穿電壓BV cbo低于下規(guī)范而整卡報廢，影響合格率。
然而，從集成電路應(yīng)用角度看，相當(dāng)一部分集成電路是作為接受信號工作的，它不需要發(fā)射的功能，例如無線電收音機電路，電視機遙控接收器電路等等；在接受信號2-50微伏范圍內(nèi)，沒有必要采用上述的深磷工藝。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種集成電路埋層和深磷的制造方法，它能既保證電路性能，并同時穩(wěn)定電路高合格率和提高電路集成度，簡化工藝。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的一種集成電路埋層和深磷的制造方法，其特點是包括以下步驟第一，選擇半導(dǎo)體單晶材料；第二，在硅片上表面形成拋光片和二氧化硅；第三，在二氧化硅表面涂上光刻膠；第四，通過光刻、顯影去掉其中部分光刻膠和腐蝕掉對應(yīng)的二氧化硅，注入銻元素至硅片中，形成N型埋層；第五，去掉光刻膠和二氧化硅，在硅片上表面生長N型外延；第六，在N型外延上生長二氧化硅后通過光刻、腐蝕、P型硼離子注入和高溫擴散形成隔離斷面；第七，通過光刻、刻蝕技術(shù)限定對有源器件NPN管基區(qū)的硼離子注入和硼高溫擴散，形成限定斷面；再經(jīng)同樣的光刻，刻蝕技術(shù)限定磷離子注入和擴散形成再限定斷面，即NPN管發(fā)射區(qū)和N型外延的歐姆接觸。
在上述的集成電路埋層和深磷的制造方法中，其中，在所述的步驟四中，形成N型埋層的銻元素注入劑量的范圍是2*1015個原子/每平方公分到3.9*1015個原子/每平方公分。
本發(fā)明集成電路埋層和深磷的制造方法，由于采用了上述的技術(shù)方案，使之與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點和積極效果1.本發(fā)明由于在保證電路性能前提下，取消深磷工藝，不僅簡化工藝，并且穩(wěn)定了電路高合格率和提高電路集成度。
2.本發(fā)明由于根據(jù)接受信號的集成電路的應(yīng)用原理將深磷工藝取消，避免N型外延層厚度的深結(jié)深而引起的高濃度的橫向擴散和NPN管的P型基區(qū)間隔臨界，或者和P型隔離間隔臨界導(dǎo)致NPN管擊穿電壓BV cbo下降，或者隔離結(jié)特性下降；從而提高器件的合格率。
3.本發(fā)明由于N型埋層工藝的銻離子注入劑量可根據(jù)應(yīng)用和需求作較靈活的調(diào)整，由此節(jié)約了注入工藝成本。


通過以下對本發(fā)明集成電路埋層和深磷的制造方法的一實施例結(jié)合其附圖的描述，可以進(jìn)一步理解本發(fā)明的目的、具體結(jié)構(gòu)特征和優(yōu)點。其中，附圖為圖1至圖3是現(xiàn)有技術(shù)有N型埋層和深磷的工藝流程剖面示意圖；圖4至圖6是依據(jù)本發(fā)明提出的集成電路埋層和深磷的制造方法的工藝流程剖面示意圖。
具體實施例方式
請參見圖4至圖6所示，本發(fā)明，一種集成電路埋層和深磷的制造方法，包括以下步驟第一，選擇半導(dǎo)體單晶材料步驟(見圖4)；在本發(fā)明中選擇的是P型半導(dǎo)體硅單晶材料，并將該材料制造成硅大圓片31；第二，硅片上表面形成拋光片步驟(見圖4)，先在硅片的上表面經(jīng)過拋光形成拋光片，然后通過在硅表面高溫?zé)嵫趸?.6微米厚二氧化硅32(見圖4)；第三，二氧化硅表面形成光刻膠步驟(見圖4)；先在二氧化硅32表面涂上液體的厚度1微米的光刻膠33，然后通過光刻，顯影(類似照相底版冼相片)將部分光刻膠33去掉，再用氫氟酸將暴露出來二氧化硅32腐蝕干凈，形成二氧化硅32中間部分消失；第四，N型埋層形成步驟(見圖4)，通過采用離子注入工藝將銻元素注入到硅片中，形成N型埋層34，而由于N型埋層兩側(cè)由二氧化硅和光刻膠的掩蔽作用，因此銻元素被阻擋，不能進(jìn)入硅片內(nèi)部；從圖4可以看到，N型埋層34的位置是由光刻、腐蝕二氧化硅決定的；其下面的N型，P型的位置也完全由光刻、腐蝕二氧化硅所決定；第五，硅片上表面生長N型外延步驟(見圖5)，先將圖4上的光刻膠33和二氧化硅32全部去掉；然后在硅片1的上表面生長N型外延42；第六，在N型外延上形成隔離斷面步驟(見圖6)，包括(1)先采用同樣方法在N型外延42上生長二氧化硅；(2)接著在所生長二氧化硅上光刻，并經(jīng)腐蝕技術(shù)形成限定區(qū)域43；(3)然后在限定區(qū)域43進(jìn)行P型硼離子注入和高溫擴散形成隔離的限定區(qū)域43斷面；該限定區(qū)域43設(shè)置的目的，使限定區(qū)域43的P型硼在縱向(垂直方向)和基片31的P型相連，由于限定區(qū)域43是一個矩形的環(huán)形，因此限定區(qū)域43的P型環(huán)和31的P型單晶相連，形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)內(nèi)部的N型外延42在電學(xué)上被P型硅隔離；第七，形成NPN管發(fā)射區(qū)和N型外延的歐姆接觸步驟(見圖6)，包括通過光刻、刻蝕技術(shù)限定對有源器件NPN管基區(qū)的硼離子注入和硼高溫擴散，形成限定斷面；再經(jīng)同樣的光刻，刻蝕技術(shù)限定磷離子注入和擴散形成再限定斷面，即NPN管發(fā)射區(qū)和N型外延的歐姆接觸。
(1)采用同樣的光刻、刻蝕技術(shù)限定區(qū)域45進(jìn)行有源器件NPN管基區(qū)的硼離子注入和硼高溫擴散，形成限定區(qū)域45的斷面；(2)繼續(xù)同樣的光刻、刻蝕技術(shù)限定區(qū)域46經(jīng)過磷離子注入和擴散形成46的斷面，即形成NPN管發(fā)射區(qū)，同時是N型外延的歐姆接觸，從而這樣形成了沒有深磷工藝的有源晶體管NPN管；由此可見，圖6左邊限定區(qū)域43標(biāo)線的斜線和現(xiàn)有技術(shù)圖3相同，而圖6右邊43標(biāo)線的水平部分是定性反映了由于深磷工藝的取消，一個NPN管所占面積縮小，因此有利于提高集成度。
本發(fā)明的目的是在保證電路性能前提下，同時穩(wěn)定電路高合格率和提高電路集成度，簡化工藝。在本發(fā)明中，取消深磷工藝，用NPN管發(fā)射區(qū)的淺磷同時兼容做在原深磷位置，僅僅保證原深磷處的歐姆接觸即可；并且，由于用淺磷代替深磷，則N型埋層工藝的銻離子注入劑量可以作較靈活的調(diào)整，在不影響PNP橫向管(圖中省略)共發(fā)射極電流放大系數(shù)B和不影響NPN管擊穿BV ceo的前提下，從通常元素銻離子注入劑量是4*1015個原子/每平方公分，調(diào)整到2*1015個原子/CM2到3.9*1015個原子/每平方公分范圍內(nèi)，節(jié)約注入工藝成本；當(dāng)然N型埋層的劑量同時需要考慮PNP橫向管的電流放大系數(shù)β等因素，因此注入劑量的下限是有限的。綜上所述，本發(fā)明集成電路埋層和深磷的制造方法，由于在保證電路性能前提下，取消深磷工藝，因此簡化工藝且提高電路集成度；同時，避免N型外延層厚度的深結(jié)深而引起的高濃度的橫向擴散和NPN管的P型基區(qū)間隔臨界，從而提高器件的合格率；并且，N型埋層工藝的銻離子注入劑量可作較靈活調(diào)整，由此節(jié)約了注入工藝成本，因此極為實用。
權(quán)利要求
1.一種集成電路埋層和深磷的制造方法，其特征在于包括以下步驟第一，選擇半導(dǎo)體單晶材料；第二，在硅片上表面形成拋光片和二氧化硅；第三，在二氧化硅表面涂上光刻膠；第四，通過光刻、顯影去掉其中部分光刻膠和腐蝕掉對應(yīng)的二氧化硅，注入銻元素至硅片中，形成N型埋層；第五，去掉光刻膠和二氧化硅，在硅片上表面生長N型外延；第六，在N型外延上生長二氧化硅后通過光刻、腐蝕、P型硼離子注入和高溫擴散形成隔離斷面；第七，通過光刻、刻蝕技術(shù)限定對有源器件NPN管基區(qū)的硼離子注入和硼高溫擴散，形成限定斷面；再經(jīng)同樣的光刻，刻蝕技術(shù)限定磷離子注入和擴散形成再限定斷面，即NPN管發(fā)射區(qū)和N型外延的歐姆接觸。
2.如權(quán)利要求所述的集成電路埋層和深磷的制造方法，其特征在于在所述的步驟四中，形成N型埋層的銻元素注入劑量的范圍是2*1015個原子/每平方公分到3.9*1015個原子/每平方公分。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種集成電路埋層和深磷的制造方法，其特點是包括以下步驟1.選擇單晶材料；2.硅片表面形成拋光片和二氧化硅；3.在二氧化硅表面涂光刻膠；4.通過光刻、顯影去掉其中部分光刻膠和腐蝕掉對應(yīng)的二氧化硅，注入銻元素至硅片中形成N型埋層；5.去掉光刻膠和二氧化硅，在硅片表面生長N型外延；6.在N型外延上生長二氧化硅后通過光刻、腐蝕、P型硼離子注入和高溫擴散形成隔離斷面；7.通過光刻、刻蝕技術(shù)限定對有源器件NPN管基區(qū)的硼離子注入和硼高溫擴散形成限定斷面；再經(jīng)同樣的光刻，刻蝕技術(shù)限定磷離子注入和擴散形成再限定斷面，即NPN管發(fā)射區(qū)和N型外延的歐姆接觸。由此提高電路集成度和器件合格率且節(jié)約注入工藝成本。
文檔編號H01L21/70GK1514484SQ0216055
公開日2004年7月21日 申請日期2002年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月31日
發(fā)明者鮑榮生 申請人:上海貝嶺股份有限公司