專利名稱：鍺硅邊緣變薄引起的直流電流放大倍數(shù)增大的補償方法
技術領域：
本發(fā)明涉及半導體集成電路領域，特別涉及一種在鍺硅異質(zhì)結雙極型三極管功率器件制造工藝中，為補償在無圖形的光片上生長鍺硅時邊緣變薄造成的集電極電流變大引起的直流電流方法倍數(shù)增大的方法。
背景技術：
對IG赫茲范圍的射頻應用，鍺硅異質(zhì)結雙極型三極管器件一般采用背面引出集電極的方式，即在N型重摻雜基板上進行低N摻雜的外延成長來形成集電區(qū)。它的優(yōu)點是工藝簡單，可比傳統(tǒng)工藝少一半的光罩層，不足之處是在光片上生長鍺硅時，從晶片邊緣大 致12毫米開始，鍺硅外延層的厚度會急劇下降，硅片上鍺硅外延層的各層厚度邊緣會比中心低，厚度之差最大可達20%，這是由于外延設備加熱方法設計和光片熱傳導的綜合作用導致的。由于集電極電流與鍺硅外延層的摻雜濃度和厚度之乘積成反比，這樣一來在整個單晶硅片面內(nèi)，如果采用同樣的發(fā)射極多晶硅的摻雜濃度，則器件的關鍵一個參數(shù)——直流電流放大倍數(shù)的分布會很寬，甚至在離邊8毫米內(nèi)會超上限而造成良率下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種鍺硅邊緣變薄引起的直流電流放大倍數(shù)增大的補償方法，可有效地補償集電極電流的上升，使直流電路放大倍數(shù)分布更緊，提高產(chǎn)品的成品率。為解決上述技術問題，本發(fā)明的鍺硅邊緣變薄引起的直流電流放大倍數(shù)增大的補償方法，所述鍺硅層形成于外延層上，外延層形成于硅襯底上，所述鍺硅層上淀積介質(zhì)膜，刻蝕介質(zhì)膜形成發(fā)射極窗口，淀積發(fā)射極多晶硅，所述補償方法步驟如下第I步，進行第一次離子注入；第2步，鍍一層負光膠；第3步，進行8 12毫米的晶片邊緣曝光，顯影去除晶片中間的光阻；第4步，進行第二次離子注入。進一步地，在所述第二次離子注入后，進行干刻發(fā)射極多晶硅，形成側墻；然后退火推進注入雜質(zhì)；最后形成金屬硅化物、接觸孔和金屬連線完成發(fā)射極、基極和集電極的連接。其中優(yōu)選的，所述硅襯底為N型重摻雜，在重摻雜的N型硅襯底上生長低摻雜的N型外延層，所述N型外延層的厚度為I. O 5. O微米，摻雜濃度為IO15 1017cm_3。進一步地，所述鍺硅層生長于N型外延層上，其分為硅緩沖層、鍺硅層、硅帽層三層，其中鍺硅層有高摻雜的硼，硅帽層有低摻雜的硼；所述硅緩沖層的厚度為50 300埃；所述鍺硅層的厚度為200 600埃，其中20 300埃摻硼，摻雜濃度在2X IO19 6 X IO19CnT3 ;所述硅帽層的厚度為100 500埃，硼摻雜濃度在IO15 1017cm_3，硅片各層邊緣厚度比中心厚度低15% 20%。
進一步地，所述介質(zhì)膜為氧化硅層，其厚度為500 1500埃，通過干刻和濕法刻蝕
在氧化硅層形成窗口。進一步地，所述發(fā)射極多晶硅的厚度為1500 3500埃。所述發(fā)射極多晶硅為N型摻雜。 進一步地，所述第一次離子注入為N型離子，注入劑量為IO15 1016cm_2，能量為50 lOOkeV。所述第二次離子注入為N型離子，注入劑量為IO15 1016cnT2，能量為50 IOOkeV0進一步地，所述退火工藝的溫度為900 1100°C，時間為10 100秒。I、本發(fā)明的補償方法中，由于采用晶片邊緣曝光顯影去除晶片中間的光阻，邊緣蓋有光阻，所以第二次離子注入不會進入邊緣，這樣邊緣發(fā)射極多晶硅的摻雜濃度較低，在形成器件的最終熱退火后發(fā)射極的濃度和擴散深度都會較低，由于基極擴散電流反比于發(fā)射極的濃度和擴散深度，基極擴散電流增大，可有效地補償集電極電流的上升；2、本發(fā)明的整個單晶硅片面內(nèi)，直流電流放大倍數(shù)的分布更緊；3、本發(fā)明的方法工藝相對簡單，產(chǎn)品的成品率顯著提高。


下面結合附圖與具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細的說明圖I是本發(fā)明進行第一次離子注入的器件剖面圖；圖2是本發(fā)明晶片邊緣曝光和顯影后并進行第二次離子注入的器件剖面圖；圖3是本發(fā)明最終形成的器件剖面圖；圖4是本發(fā)明實施例的具體工藝流程圖。
具體實施例方式本發(fā)明的鍺硅邊緣變薄引起的直流電流放大倍數(shù)增大的補償方法，主要用于發(fā)射區(qū)的制造工藝中，集電區(qū)和基區(qū)的制造工藝與常用的制造工藝相同，如圖4所示。集電區(qū)的制造是在重摻雜的N型硅襯底I上進行低N-摻雜的外延層2成長，厚度在I. O 5. O微米之間，摻雜濃度在IO15 1017cm_3。基區(qū)的制造是在N型外延層2上生長鍺硅外延層3，所述鍺硅外延層3分為硅緩沖層、鍺硅層、硅帽層三層，其中，鍺硅層有高摻雜的硼而硅帽層有低摻雜的硼。硅緩沖層厚度為50 300埃，鍺硅層厚度為200 600埃，其中20 300埃摻硼，摻雜濃度在2X IO19 6X 1019cnT3，硅帽層厚度為100 500埃，硼摻雜濃度在IO15 1017cm_3。由于外延設備加熱方法設計和光片熱傳導的綜合作用，硅片各層邊緣厚度會比中心厚度低，厚度差最大可達20 %。在發(fā)射區(qū)的制造中，先淀積一層500 1500埃的氧化娃介質(zhì)層4,通過干刻和濕法刻蝕在介質(zhì)層上形成窗口，然后淀積1500 3500埃的發(fā)射極多晶娃5,多晶娃可以是在位N型摻雜的，也可以是無摻雜的。接著進行本發(fā)明的補償方法，先對全片進行第一次高劑量(1015 IO16CnT2)、中能量(50 IOOkeV)的N型離子注入，如圖I所示；然后鍍一層負光膠，接著進行8 12毫米的晶片邊緣去除(WEE)曝光，顯影去除晶片中間的光阻，再進行第二次高劑量(1015 IO16CnT2)、中能量(50 IOOkeV)的N型離子注入，如圖2所示，由于邊緣蓋有光阻，第二次離子注入不會進入，這樣邊緣發(fā)射極多晶硅的摻雜濃度較低。最后干刻發(fā)射極多晶硅5、形成側墻；對注入的雜質(zhì)進行退火推進，溫度為900 1100攝氏度，時間為10 100秒，將重摻雜的N型多晶硅作為擴散源推進到基區(qū)形成淺結，即發(fā)射極-基極結，基區(qū)和集電區(qū)通過熱退火激活和擴散，形成基極-集電極結；最后采用傳統(tǒng)工藝進行形成金屬硅化物9、接觸孔和金屬連線實現(xiàn)對發(fā)射極、基極和集電極的連接，并在晶片背面鍍金10,如圖3所示。本發(fā)明的補償方法中，由于采用晶片邊緣曝光顯影去除晶片中間的光阻，邊緣蓋有光阻，所以第二次離子注入 不會進入邊緣，這樣邊緣發(fā)射極多晶硅的摻雜濃度較低，在形成器件的最終熱退火后發(fā)射極的濃度和擴散深度都會較低，由于基極擴散電流反比于發(fā)射極的濃度和擴散深度，基極擴散電流增大，可有效地補償集電極電流的上升；使得整個單晶硅片面內(nèi)直流電流放大倍數(shù)的分布更緊；方法工藝相對簡單，產(chǎn)品的成品率顯著提高。以上通過具體實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，但這些并非構成對本發(fā)明的限制。在不脫離本發(fā)明原理的情況下，本領域的技術人員可做出許多變形和改進，這些也應視為本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種鍺硅邊緣變薄引起的直流電流放大倍數(shù)增大的補償方法，所述鍺硅層形成于外延層上，外延層形成于硅襯底上，所述鍺硅層上淀積介質(zhì)膜，刻蝕介質(zhì)膜形成發(fā)射極窗口，淀積發(fā)射極多晶硅，其特征在于，所述補償方法步驟如下 第I步，進行第一次離子注入； 第2步，鍍一層負光膠； 第3步，進行8 12毫米的晶片邊緣曝光，顯影去除晶片中間的光阻； 第4步，進行第二次離子注入。
2.根據(jù)權利要求I所述的鍺硅邊緣變薄引起的直流電流放大倍數(shù)增大的補償方法，其特征在于，在所述第二次離子注入后，進行干刻發(fā)射極多晶硅，形成側墻；然后退火推進注入雜質(zhì)；最后形成金屬硅化物、接觸孔和金屬連線完成發(fā)射極、基極和集電極的連接。
3.根據(jù)權利要求I所述的鍺硅邊緣變薄引起的直流電流放大倍數(shù)增大的補償方法，其特征在于，所述硅襯底為N型重摻雜，在重摻雜的N型硅襯底上生長低摻雜的N型外延層，所述N型外延層的厚度為I. O 5. O微米，摻雜濃度為IO15 1017cm_3。
4.根據(jù)權利要求3所述的鍺硅邊緣變薄引起的直流電流放大倍數(shù)增大的補償方法，其特征在于，所述鍺硅層生長于N型外延層上，其分為硅緩沖層、鍺硅層、硅帽層三層，其中鍺硅層有高摻雜的硼，硅帽層有低摻雜的硼；所述硅緩沖層的厚度為50 300埃；所述鍺硅層的厚度為200 600 ±矣，其中20 300埃摻硼，摻雜濃度在2X IO19 6X IO19CnT3 ;所述硅帽層的厚度為100 500埃，硼摻雜濃度在IO15 1017cm_3，硅片各層邊緣厚度比中心厚度低15% 20%。
5.根據(jù)權利要求3所述的鍺硅邊緣變薄引起的直流電流放大倍數(shù)增大的補償方法，其特征在于，所述介質(zhì)膜為氧化硅層，其厚度為500 1500埃，通過干刻和濕法刻蝕在氧化硅層形成窗口。
6.根據(jù)權利要求3所述的鍺硅邊緣變薄引起的直流電流放大倍數(shù)增大的補償方法，其特征在于，所述發(fā)射極多晶硅的厚度為1500 3500埃。
7.根據(jù)權利要求6所述的鍺硅邊緣變薄引起的直流電流放大倍數(shù)增大的補償方法，其特征在于，所述發(fā)射極多晶硅為N型摻雜。
8.根據(jù)權利要求3所述的鍺硅邊緣變薄引起的直流電流放大倍數(shù)增大的補償方法，其特征在于，所述第一次離子注入為N型離子，注入劑量為IO15 1016cm_2，能量為50 IOOkeV0
9.根據(jù)權利要求3所述的鍺硅邊緣變薄引起的直流電流放大倍數(shù)增大的補償方法，其特征在于，所述第二次離子注入為N型離子，注入劑量為IO15 1016cm_2，能量為50 IOOkeV0
10.根據(jù)權利要求2所述的鍺硅邊緣變薄引起的直流電流放大倍數(shù)增大的補償方法，其特征在于，所述退火工藝的溫度為900 1100°C，時間為10 100秒。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鍺硅邊緣變薄引起的直流電流放大倍數(shù)增大的補償方法，所述鍺硅層形成于外延層上，外延層形成于硅襯底上，所述鍺硅層上淀積介質(zhì)膜，刻蝕介質(zhì)膜形成發(fā)射極窗口，淀積發(fā)射極多晶硅。補償方法步驟如下先進行第一次離子注入；鍍一層負光膠；進行8～12毫米的晶片邊緣曝光，顯影去除晶片中間的光阻；進行第二次離子注入。本發(fā)明的補償方法中，由于采用晶片邊緣曝光顯影去除晶片中間的光阻，邊緣蓋有光阻，所以第二次離子注入不會進入邊緣，這樣邊緣發(fā)射極多晶硅的摻雜濃度較低，基極擴散電流增大，可有效地補償集電極電流的上升；使得整個單晶硅片面內(nèi)直流電流放大倍數(shù)的分布更緊；方法工藝簡單，產(chǎn)品的成品率顯著提高。
文檔編號H01L21/331GK102956478SQ20111024384
公開日2013年3月6日 申請日期2011年8月24日 優(yōu)先權日2011年8月24日
發(fā)明者周正良, 李 昊, 蘇波 申請人:上海華虹Nec電子有限公司