專利名稱：半導(dǎo)體器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件，特別涉及一種包含一個雙極晶體管、能夠消除科爾克(Kirk)效應(yīng)并且還能高速工作的半導(dǎo)體器件及其制造方法。
為了得到雙極晶體管的高速開關(guān)性能，必須提高其性能指標(biāo)之一的最高振蕩頻率(以下縮寫為fmax)。fmax由下列方程式給出fmax＝(fT/8π·Rb·Cbc)1/2其中的fT為截止頻率，Rb為基極電阻，Cbc則為基極-集電極電容。上式表明，為了提高fmax，必須提高截止頻率fT，必須降低基極-集電極電容Cbc，并且必須降低基極電阻Rb。近年來，為了提高fmax從而提高雙極晶體管的性能，進一步提高截止頻率以及降低基極-集電極的結(jié)電容，或至少使此電容的任何增加降至最小，變得越來越重要。
按照常規(guī)方法，為提高截止頻率fT，已經(jīng)采用過在垂直方向改變尺寸和大小，特別是在基區(qū)厚度方向改變尺寸和大小的方法。為了降低基極-集電極電容和基極電阻已經(jīng)采用過如圖1所示的一種自對準(zhǔn)型雙極晶體管結(jié)構(gòu)改變平面方向的尺寸比例。參閱圖1，例如，標(biāo)號111表示P型硅襯底；112表示集電極的n型埋層；113表示n型外延層；114、119和120為絕緣薄膜，如氧化硅薄膜；116為基極接觸多晶硅層；117為P型外基極擴散層；118為P型內(nèi)基區(qū)；115為集電極接觸擴散層；121為發(fā)射極的多晶硅層；122為n型發(fā)射極擴散層。
眾所周知，在大電流注入工作期間，雙極晶體管的有效基區(qū)寬度隨著注入電流的增加而增加。這被稱之為科爾克效應(yīng)，它是降低高速工作性能的主要因子。因而，降低這種科爾克效應(yīng)是非常重要的。按照常規(guī)方法，為了消除科爾克效應(yīng)，已經(jīng)提出過多種制作基座集電極區(qū)的方法。例如，如圖2A所示，通過在基極接觸電極216和絕緣薄膜219中間所形成并由發(fā)射極-基極所構(gòu)制的窗口200進行高濃度n型雜質(zhì)離子注入，而形成基座集電極區(qū)201。
然而，這種在基極-集電極的p-n結(jié)下直接摻雜形成相對高雜質(zhì)濃度區(qū)以消除科爾克效應(yīng)的方法，由于增加了基極-集電極的結(jié)電容，反而降低了在低電流注入的晶體管工作速度。同樣，由內(nèi)基區(qū)向外基區(qū)擴展的所謂環(huán)狀基區(qū)的電阻也增加了。這些問題如上所述，大大地制約了晶體管的高頻特性。
為了解決這些問題，曾經(jīng)提出有一項技術(shù)，如圖2B所示，在窗口200的側(cè)壁上形成一層絕緣薄膜的側(cè)壁220，并通過窗口200注入高濃度的n型雜質(zhì)離子，使得緊接在發(fā)射區(qū)下面的內(nèi)基區(qū)218下有選擇地形成一個n型基座集電極區(qū)201。公開號為No.5-259175的尚未審查的日本專利提出了一項技術(shù)，如圖2c所示，在發(fā)射極形成的窗口部分內(nèi)形成一個導(dǎo)電層221制成部分發(fā)射極電極，并進行n型雜質(zhì)的高濃度離子注入以形成基座集電極區(qū)201。在此技術(shù)中，能夠通過自對準(zhǔn)進一步減少基座集電極區(qū)的面積，以便能夠降低基極-集電極的寄生電容。
然而，在圖2B和2C所示的各個半導(dǎo)體器件中，盡管基極-集電極的寄生電容可以降低，但科爾克效應(yīng)卻不能完全消除。這是下述原因引起的。當(dāng)集電極電流增大時，此集電極電流引起一種稱為發(fā)射極云團的現(xiàn)象(在圖2D中以標(biāo)記符號E表示)并且主要環(huán)境發(fā)射極擴散層流動。這種發(fā)射極云團現(xiàn)象在如由OHTA Kuni-ichi編寫的“超大規(guī)模集成電路導(dǎo)論”(Ohm Sha)的第30至31頁中就作過描述。倘若如上所述，基座集電極區(qū)形成在緊靠發(fā)射極擴散層222的正下方或者只是形成在比發(fā)射極擴散層222較窄的區(qū)域，科爾克效應(yīng)就如圖2D所示發(fā)生在發(fā)射極擴散層222的左末端部分。此時，當(dāng)大電流注入運行啟動時，盡管有基座集電極區(qū)201存在，截止頻率還是立即下降。
考慮到上述常規(guī)技術(shù)的情況，本發(fā)明就其自身的發(fā)明目的而言，是在于提供一種半導(dǎo)體器件及其制造方法，這種半導(dǎo)體器件包含一個雙極晶體管，并能在消除科爾克效應(yīng)的同時在低電流注入?yún)^(qū)至高電流注入?yún)^(qū)的范圍內(nèi)大大提高其工作速度，從而實現(xiàn)基極電阻和基極-集電極結(jié)電容的降低。
為了達到上述目的，按照本發(fā)明的第一方面，所提供的半導(dǎo)體器件包括一層屬于一種導(dǎo)電類型的外延層形成在一塊屬于另一種導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體襯底上；一個屬于另一種導(dǎo)電類型的基區(qū)形成在外延層上并從外延層的表面擴展至一預(yù)定的深度，此基區(qū)包括一內(nèi)基區(qū)和一外基區(qū)；一個屬于一種導(dǎo)電類型的發(fā)射區(qū)形成在內(nèi)基區(qū)內(nèi)；以及一層屬于這一種導(dǎo)電類型的基座集電極區(qū)形成在緊靠基區(qū)正下方并與其相對應(yīng)的部分外延層內(nèi)，其中的基座集電極區(qū)包括有多個基座集電極區(qū)，它們沿襯底深度的方向有雜質(zhì)濃度的改變并沿襯底深度的方向依次排列。
本發(fā)明第一方面的基座集電極區(qū)包括第一基座集電極區(qū)形成在最深部分的外延層內(nèi)，它具有最高的雜質(zhì)濃度并有較寬的擴展區(qū)，第二基座集電極區(qū)形成在比第一基座集電極區(qū)較淺的外延層內(nèi)的位置處，它具有較第一基座集電極區(qū)較低的雜質(zhì)濃度并有較第一基座集電極區(qū)較小的擴展范圍，第三基座集電極區(qū)形成在比第二基座集電極區(qū)更淺的外延層的位置處，它具有較第二基座集電極區(qū)更低的雜質(zhì)濃度并有較第二基座集電極區(qū)更小的擴展范圍。
半導(dǎo)體器件還可以包括屬于另一種導(dǎo)電類型的一個區(qū)域，它形成在緊靠基區(qū)正下方并與其相對應(yīng)的部分外延層上，以便和基區(qū)相接觸，具有低于基區(qū)的雜質(zhì)濃度。
半導(dǎo)體器件還可以包括形成在外延層正下方的一層集電極埋層以及形成在外延層內(nèi)要跟集電極埋層接觸的一層集電極接觸擴散層，其中的第一基座集電極區(qū)以其所在的部分周邊與集電極接觸擴散區(qū)接觸。
按照本發(fā)明的第二方面，所提供的制造一種半導(dǎo)體器件的方法包括的各步驟有在屬于另一種導(dǎo)電類型的一塊半導(dǎo)體襯底上形成屬于一種導(dǎo)電類型的一層外延層；從外延層的表面向預(yù)期的晶體管形成區(qū)摻入屬于該一種導(dǎo)電類型的雜質(zhì)使其具有第一深度并形成預(yù)定的高度，從而形成第一基座集電極區(qū)；在襯底上生長這一種導(dǎo)電類型的多晶硅薄膜，用部分多晶硅薄膜作基極接觸電極并在部分基極接觸電極內(nèi)形成發(fā)射極的窗口；通過發(fā)射極窗口部分向襯底摻入屬于另一種導(dǎo)電類型的雜質(zhì)，從而形成一個內(nèi)基區(qū)；通過發(fā)射極窗口從外延層表面摻入屬于一種該導(dǎo)電類型的雜質(zhì)使其具有比第一深度較淺的第二深度并形成預(yù)定的高度，從而形成第二基座集電極區(qū)；在發(fā)射極窗口的內(nèi)表面上形成至少包含一層絕緣薄膜的一個側(cè)壁；通過發(fā)射極窗口從外延層表面摻入屬于這一種導(dǎo)電類型的雜質(zhì)使其具有比第二深度更淺的第三深度并形成預(yù)定的高度，從而形成第三基座集電極區(qū)，以及向內(nèi)基區(qū)摻入屬于這一種導(dǎo)電類型的雜質(zhì)，從而形成一個發(fā)射極區(qū)。
按照本發(fā)明第二方面的方法還可以包括在形成第一基座集電極區(qū)的步驟之后與在形成基區(qū)的步驟之前，從外延層表面去除絕緣薄膜的步驟，以及按0°的注射角度進行離子注入以摻入屬于另一種導(dǎo)電類型雜質(zhì)的步驟，從而在外延層的表面附近形成屬于另一種導(dǎo)電類型的低濃度摻雜層。
按照本發(fā)明的上述有關(guān)方面，在緊靠雙極晶體管基區(qū)正下面形成的基座集電極區(qū)是由多個基座集電極區(qū)組成的，它們的雜質(zhì)濃度沿著襯底深度的方向變化并且沿著襯底深度的方向依次排列。因此，能在消除科爾克效應(yīng)的同時實現(xiàn)了消除基極電阻和基極-集電極結(jié)電容的增加，使得雙極晶體管在低電流注入?yún)^(qū)至高電流注入?yún)^(qū)范圍內(nèi)的工作速度得到很大提高。
下面通過圖示實例的方法，結(jié)合包括本發(fā)明諸原則的最佳實施例并參考下列詳盡的描述和附圖，對于通曉專業(yè)的技術(shù)人員來說，本發(fā)明的前述以及其它許多優(yōu)點、特性和所加種種目的都會變得非常明白清楚。


圖1為示出一個具有自對準(zhǔn)型雙極晶體管結(jié)構(gòu)的常規(guī)半導(dǎo)體器件縱向截面視圖；圖2A至2C為分別示出不同常規(guī)半導(dǎo)體器件各自的縱向截面視圖，其中的每種器件都在外延層中形成有一個基座集電極區(qū)；圖2D為說明圖2B和2C所示半導(dǎo)體器件的缺陷的視圖；圖3為示明本發(fā)明第一項實施例的縱向截面視圖。
圖4A至4C為示出圖3中沿A-A、B-B和C-C各條線的基座集電極區(qū)內(nèi)各自的雜質(zhì)濃度分布圖；
圖5A至5D為按照本發(fā)明第一項實施例的加工步驟順序示明制造方法的縱向截面視圖；圖6為示出在本發(fā)明第一項實施例與在常規(guī)實例中消除科爾克效應(yīng)的效果比較圖；圖7為示明對本發(fā)明第一項實施例進行改進的縱向截面視圖；圖8為示明本發(fā)明第二項實施例的縱向截面視圖；圖9A至9F為按照本發(fā)明第二項實施例的加工步驟順序示明制造方法的縱向截面視圖；圖10A和10B為示出圖8中沿XA-XA和XB-XB兩條線的基座集電極區(qū)內(nèi)各自的雜質(zhì)濃度分布圖；圖11A和11B為示明用來作比較的常規(guī)實例的雜質(zhì)濃度分布圖；圖12為示明對本發(fā)明第二項實施例進行改進的縱向截面視圖。
下面將要參照附圖對本發(fā)明的數(shù)項最佳實施例進行描述。圖3為示明本發(fā)明第一項實施例的截面視圖。參見圖3，在一塊P型半導(dǎo)體襯底1上依次形成了一層n型埋層2和一層n型外延層3。在n型外延層3的表面部分上有選擇地形成一層隔離氧化膜4。在n型外延層3的一個預(yù)定區(qū)內(nèi)形成一層n型集電極接觸擴散層5，使其達到n型埋層2。在n型外延層3的一個預(yù)定部分形成一層P型內(nèi)基區(qū)8，并在P型內(nèi)基區(qū)8中形成一層發(fā)射極區(qū)12。在P型內(nèi)基區(qū)8的兩側(cè)n型外延層3的表面部分上形成一層P型外基區(qū)7。
在P型外基區(qū)7上形成一層P型多晶硅的基極接觸電極6，供與P型內(nèi)基區(qū)8連接。一層由氮化膜組成的絕緣夾層膜9和一層側(cè)壁絕緣膜10形成并覆蓋在基極接觸電極6之上，并在側(cè)壁絕緣膜10上形成一個發(fā)射極電極11，供與發(fā)射區(qū)12連接。在緊靠發(fā)射區(qū)12正下方的n型外延層3中依次形成第一、第二和第三n型基座集電極區(qū)102、103和104，使得它們的雜質(zhì)濃度改變以及它們的區(qū)域范圍從n型外延層3的表面起向著襯底的內(nèi)部逐漸增大。
圖4A至4C示出基座集電極區(qū)102、103和104沿深度方向的雜質(zhì)濃度分布，其中的圖4A示出沿著圖3的A-A線部分的雜質(zhì)濃度分布，圖4B示出沿著圖3的B-B線部分的雜質(zhì)濃度分布，圖4C示出沿著圖3的C-C線部分的雜質(zhì)濃度分布。雜質(zhì)濃度就是這樣在基座集電極區(qū)102、103和104中沿著深度的方向并在各基座集電極區(qū)之間變動著。在圖4A至4C中，雜質(zhì)濃度的縱坐標(biāo)是用對數(shù)表示的。
下面將要參照圖5A至5D對根據(jù)上述本發(fā)明第一項實施例所采用的制造方法進行描述。如圖5A所示，在一塊P型半導(dǎo)體襯底1的整個表面上依次形成一層n型埋層2和一層n型外延層3。接著，在采用通常的方法所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)上有選擇地形成一層300到600毫微米厚度的隔離氧化膜4。采用離子注入的方法形成有一個集電極接觸擴散層5直達n型埋層2。以500至600千電子伏特的能量和每平方厘米1×1012到1×1013的劑量向晶體管形成區(qū)內(nèi)注入磷離子的深 度約為0.5至0.6微米(離子注入投射的射程RP)，使得第一基座集電極區(qū)104有選擇地形成。
此后，如圖5B所示，用已知的光刻技術(shù)去除有效基區(qū)上的一層氧化膜13，并形成一層含硼且厚度為100至300毫微米的P型多晶硅膜6。向多晶硅膜6中摻硼是采用例如5至10仟電子伏特能量和每平方厘米5×1015至1×1016劑量的離子注入進行的。硼可以在形成多晶硅層的同時摻入。按照已知的低壓化學(xué)汽相淀積(LPCVD)法形成100至200毫微米厚度的氮化物膜9。將所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)作成預(yù)定形狀的圖形，使其形成基極接觸電極6和發(fā)射極窗口部分100。
以10千電子伏特的能量和每平方厘米3×1013的劑量向相應(yīng)于有效基區(qū)的一個區(qū)域內(nèi)注入硼離子，以形成P型的內(nèi)基區(qū)8。此后，以300至400千電子伏特的能量和每平方厘米1×1012至1×1013的劑量通過發(fā)射極窗口部分100進行磷的離子注入，從而在晶體管形成區(qū)內(nèi)形成約有0.4至0.5微米(離子注入投射射程RP)厚度的第二基座集電極區(qū)103。
如圖5C所示，在基極接觸電極6的側(cè)表面上形成一層100至300毫微米厚度的側(cè)壁絕緣膜10。這種形成是在氮化物膜形成之后采用例如一種已知的反刻蝕技術(shù)進行的。以200至250千電子伏特的能量和每平方厘米1×1012至1×1013的劑量通過發(fā)射極窗口部分100a進行磷的離子注入，使得在晶體管形成區(qū)內(nèi)約0.25至0.35微米的深度處(離子注入的投射射程RP)形成第三基座集電極區(qū)102。
如圖5D所示，形成200至300毫微米厚度并含有n型雜質(zhì)例如砷的多晶硅層，對所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)進行選擇性刻蝕，形成發(fā)射極接觸電極11。將所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)放在900至950℃的氮氣氛圍中進行退火10分鐘，使得在發(fā)射極接觸極11中所含的砷向P型內(nèi)基區(qū)8內(nèi)擴散，從而形成一層n型發(fā)射極區(qū)12。此時，在P型多晶硅膜6中所含的硼同時向外延層3內(nèi)擴散，形成一個P型外基區(qū)7。此后，雖然未經(jīng)示出，是按通常的方法形成一層絕緣夾層膜、一個電極等等，從而完成了一個雙極晶體管。
在圖3所示的雙極晶體管中，它的制造樣式是，在緊靠發(fā)射區(qū)12正下方的第一、第二和第三基座集電極區(qū)102、103和104的雜質(zhì)濃度和面積向襯底內(nèi)部(隨著深度增加)趨于增加。因此，如圖6所示，它比常規(guī)的情形更能消除科爾克效應(yīng)而又不致增加基極-集電極的寄生電容，并且即使在大電流注入?yún)^(qū)截止頻率也不會降低。
圖7為示明對本發(fā)明第一項實施例進行改進的縱截面視圖。在此改進中，當(dāng)有選擇地形成第一基座集電極區(qū)104a時，形成一個要和集電極接觸擴散層5相連的磷離子注入?yún)^(qū)。此時，第一基座集電極區(qū)104a中通過隔離氧化膜4摻入磷離子的那部分變得比其余的部分較淺。當(dāng)?shù)谝换姌O區(qū)104a與集電極接觸擴散層5相連時，可以使集電極電阻降到比第一項實施例中的更低。
下面將要描述本發(fā)明的第二項實施例。圖8為第二項實施例的截面視圖。第二項實施例與第一項實施例在以下幾方面有所不同。襯底1的表面露出并將注入角設(shè)置成0°，使其產(chǎn)生溝道現(xiàn)象。在緊靠外基區(qū)17和內(nèi)基區(qū)18正下方更深地形成一層P型低濃度區(qū)25，其雜質(zhì)濃度梯度比通常采用7°離子注入角的情況低，它要和外基區(qū)17及內(nèi)基區(qū)18相接觸。采用此技術(shù)，可以降低基極-集電極的結(jié)電容，并可防止基區(qū)的基極電阻增大。
下面將要描述本發(fā)明第二項實施例的制造方法。如圖9A所示，按照通常的方法在一塊P型半導(dǎo)體襯底11上有選擇地形成一層300至600毫微米厚度的隔離氧化膜14。此后，以1至1.5兆電子伏特的能量和每平方厘米1×1013至1×1014的劑量，用一層光刻膠(未示出)作掩膜進行選擇性的磷離子注入，使得在至少包括一個晶體管形成區(qū)的區(qū)域內(nèi)約1至2微米(離子注入投射射程RP)的深度處形成一層用作集電極層的N型井。此時，通過300至600毫微米厚度隔離氧化膜14摻入磷離子的N型井24的那一部分變得比其余的那部分較淺。標(biāo)號23表示與晶體管形成區(qū)對應(yīng)的一層氧化膜。
如圖9B所示，用離子注入的方法將一種n型雜質(zhì)，例如是磷，摻入襯底11，并使所形成的結(jié)構(gòu)在惰性氣體中退火，從而形成一層n型集電極接觸擴散層15。磷是以500至600千電子伏特的能量和每平方厘米1×1012至1×1013的劑量，用一層光刻膠(未示出)作掩膜進行選擇性離子注入的，使得在晶體管形成區(qū)內(nèi)約0.5至0.6微米深度處(離子注入的投射射程RP)形成一個第一基座集電極區(qū)204。第二項實施例與第一項實施例不同，在它當(dāng)中所形成的磷注入?yún)^(qū)如圖9B所示，寬寬地擴展至隔離氧化膜14下方的部分。按照這樣的結(jié)構(gòu)，可以獲得足夠高的介電擊穿電壓(在后步加工形成的外基區(qū)17和襯底11之間的穿通擊穿電壓)。
如圖9C所示，在晶體管形成區(qū)內(nèi)以10至50千電子伏特的能量和每平方厘米5×1011至1×1013的劑量進行硼的離子注入，以形成一層P型低濃度區(qū)25。進行這種離子注入，最好是用已知的光刻技術(shù)去除晶體管形成區(qū)上的氧化膜23，并在隨后以10至50千電子伏特的能量和每平方厘米5×1011至1×1013的劑量，以0°的離子注入角度(垂直于襯底表面)而不是以通常所用7°的角度進行硼離子的注入。這樣作的原因如下。由于露出了硅(100)襯底11的表面且離子注入角度設(shè)置在0°，引起了溝道現(xiàn)象。這時P型低濃度區(qū)25形成得更深并有比通常所用7°離子注入角度更小的濃度梯度，從而能夠形成在深度方向均勻的P型低濃度區(qū)25。
如圖9D所示，將晶體管形成區(qū)上的氧化膜23去除，并在包括露出表面的襯底區(qū)在內(nèi)的襯底11整個表面上形成一層含硼并有100至300毫微米厚度的P型多晶硅膜16。例如，向多晶硅膜16摻入硼是以5至10千電子伏特的能量和每平方厘米5×1015至1×1016的劑量進行離子注入實現(xiàn)的。硼的摻入可以在多晶硅膜16形成期間進行。此后，用已知的低壓化學(xué)汽相淀積法(LPCVD)形成一層100至200毫微米厚度的氮化物膜19。將所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)作成預(yù)定形狀的圖形以形成一個基極接觸電極16，并在基極接觸電極16內(nèi)形成一個發(fā)射極的窗口部分300。接著，以10千電子伏特的能量和每平方厘米5×1012的劑量向有效基區(qū)注入離子硼，形成P型內(nèi)基區(qū)8。以300至400千電子伏特的能量和每平方厘米1×1012至1×1013的劑量通過發(fā)射極窗口部分300注入離子磷，在晶體管形成區(qū)內(nèi)約0.4至0.5微米的深度處(離子注入的投射射程RP)形成一個第二基座集電極區(qū)203。
如圖9E所示，用已知的技術(shù)在基極接觸電極16的側(cè)表面上形成厚度約為100至300毫微米的一層側(cè)壁絕緣膜，例如氮化物膜20。以200至250千電子伏特的能量和每平方厘米1×1012至1×1013的劑量通過發(fā)射極的窗口部分300a注入磷離子，使得在晶體管形成區(qū)內(nèi)約0.25至0.35微米的深度處(離子注入投射射程RP)形成一個第三基座集電極區(qū)202。
如圖9F所示，形成厚度約為200至300毫微米含n型雜質(zhì)如砷的一層多晶硅，用以形成發(fā)射極接觸電極21。將所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)放在900至950℃的氮氣氛圍中熱處理10分鐘，使在發(fā)射極接觸電極21中所含的砷向P型內(nèi)基區(qū)18內(nèi)擴散，從而形成一個發(fā)射極區(qū)22。此時，在P型多晶硅膜16中所含的硼同時向低濃度區(qū)25內(nèi)擴散，形成一個外基區(qū)17。此后，雖未示出，按照已知的方法形成一層絕緣夾層膜、一個電極等等，從而完成了一個雙極晶體管。
圖10A和10B示出第二項實施例的基座集電極分別沿圖8所示XA-XA和XB-XB的深度方向的雜質(zhì)濃度分布。在圖10A和10B中，雜質(zhì)濃度的縱坐標(biāo)是用對數(shù)表示的。與這些雜質(zhì)濃度分布相對照，采用公開號為No.4-51526的尚未審查的日本專利作為比較的實例，如圖11B所示，它所描述的技術(shù)是，通過利用隔離氧化膜作掩膜向n型集電極層進行P型雜質(zhì)如硼的補償離子注入，在從集電極層表面擴展到0.5微米的深度區(qū)域內(nèi)將n型雜質(zhì)的濃度降低到1×1016/立方厘米(此技術(shù)不將該區(qū)域反轉(zhuǎn)為P型區(qū))。圖11A和圖11B示出該比較實例內(nèi)基區(qū)截面和外基區(qū)截面的雜質(zhì)濃度分布。然而，它難以高的精度在外基區(qū)擴散層和集電極的界面內(nèi)通過補償離子注入形成這樣一層具有1×1016/立方厘米或是更低濃度的補償?shù)蜐舛葏^(qū)。而同時，采用形成如圖10A和10B所示第二項實施例中雜質(zhì)濃度分布的P型低濃度區(qū)的方法，這樣一種低濃度區(qū)卻能夠比較容易地實現(xiàn)，盡管耗盡層的擴展不及雜質(zhì)補償?shù)姆椒ā?br> 根據(jù)第二項實施例，在P型低濃度區(qū)25是以0°角度進行離子注入形成時，寄生電容可以比第一項實施例中的再降低百分之五到十。還有，由于位于外基區(qū)17和內(nèi)基區(qū)18之間的環(huán)狀基區(qū)P型區(qū)沒有得到為形成基座集電極區(qū)所摻n型雜質(zhì)的補償，基極電阻不像通常情況中那樣增加，反而能降低大約百分之五到十。
圖12示出對第二實施例進行改進的縱向截面視圖。在第二項實施例中，在例如1至1.5兆電子伏特和每平方厘米1×1013至1×1014的條件下進行磷離子注入在包括一個晶體管形成區(qū)的區(qū)域之內(nèi)約1至2微米的深度處(離子注入的投射射程RP)形成N型井24。該離子注入量最好設(shè)置到每平方厘米1×1014或其以下。倘若離子注入量被壓至此值或是更低，雙極晶體管的集電極電阻將不符合需要地增大。
為了克服這一缺陷，在圖12所示的改進當(dāng)中，當(dāng)有選擇地形成第一基座集電極區(qū)204a時，形成一磷離子注入?yún)^(qū)跟n型集電極接觸擴散層15相連。例如，此第一基座集電極區(qū)204a是以300至400千電子伏特的能量和每平方厘米1×1012至1×1014的劑量進行磷的離子注入在晶體管形成區(qū)內(nèi)約0.4到0.5微米的深度處(離子注入的投射射程RP)形成的。此時，第一基座集電極區(qū)204a有一部分是通過300至600毫微米厚度的隔離氧化膜14摻入磷的，它變得比其余的部分較淺。在這種狀況下，在第一基座集電極區(qū)204a跟集電極接觸擴散層15相連時，集電極電阻能減小到比第二項實施例的低百分之五到三十。
不言而諭，本發(fā)明不限于上述的各實施例，而是當(dāng)能實現(xiàn)上述各實施例的同樣效果時，可以任意設(shè)定導(dǎo)電類型、離子注入的雜質(zhì)等等。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件，其特征在于，它包括，一層屬于一種導(dǎo)電類型的外延層形成在一塊屬于另一種導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體襯底上，一層屬于所述另一種導(dǎo)電類型的基區(qū)形成在所述外延層上并使其從所述外延層的表面擴展至一預(yù)定的深度，所述基區(qū)包含一內(nèi)基區(qū)和一外基區(qū)，一層屬于所述一種導(dǎo)電類型的發(fā)射極區(qū)形成在所述內(nèi)基區(qū)內(nèi)，以及一個屬于所述一種導(dǎo)電類型的基座集電極區(qū)形成在緊靠所述基區(qū)下面的相應(yīng)所述外延層部分中，其中所述的基座集電極區(qū)包括有多個基座集電極區(qū)，它們沿著所述襯底深度的方向依次排列，并且它們的雜質(zhì)農(nóng)度沿著所述襯底深度的方向改變。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種半導(dǎo)體器件，其特征在于，其中所述基座集電極區(qū)包含一個第一基座集電極區(qū)形成在所述外延層內(nèi)的最深部分，具有最高的雜質(zhì)濃度，并且擴展成比較寬的范圍，一個第二基座集電極區(qū)形成在所述外延層中比所述第一基座集電極區(qū)較淺的位置，具有比所述第一基座集電極區(qū)較低的雜質(zhì)濃度，并且擴展成比所述第一基座集電極區(qū)較小的范圍，以及一個第三基座集電極區(qū)形成在所述外延層中比所述第二基座集電極區(qū)更淺的位置，具有比所述第二基座集電極區(qū)更低的雜質(zhì)濃度，并且擴展成比所述第二基座集電極區(qū)更小的范圍。
3.按照權(quán)利要求2所述的一種半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述器件還包括一層屬于所述另一種導(dǎo)電類型的區(qū)域，它形成在緊靠所述基區(qū)下面的相應(yīng)所述外延層部分使其與所述基區(qū)接觸并且有比所述基區(qū)更低的雜質(zhì)濃度。
4.按照權(quán)利要求2所述的一種半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述器件還包括一層集電極埋層形成在所述外延層正下方以及一層集電極接觸擴散層形成在所述外延層內(nèi)并要和所述集電極埋層接觸，其中所述第一基座集電極區(qū)以其所在部分周邊與所述集電極接觸擴散層接觸。
5.按照權(quán)利要求3所述的一種半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述器件還包括一層集電極埋層形成在所述外延層正下方以及一層集電極接觸擴散層形成在所述外延層內(nèi)并要和所述集電極埋層接觸，其中所述第一基座集電極區(qū)以其所在部分周邊與所述集電極接觸擴散層接觸。
6.一種半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，它包括以下步驟在一塊屬于另一種導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體襯底上形成一層屬于一種導(dǎo)電類型的外延層，從所述外延層的表面向一個預(yù)想的晶體管形成區(qū)摻入所述一種導(dǎo)電類型的雜質(zhì)，使其具有第一深度并有一預(yù)定的高度，以此形成第一基座集電極區(qū)，在所述襯底上形成一層屬于所述一種導(dǎo)電類型的多晶硅膜，用部分所述多晶硅膜作為基極接觸電極并在部分所述基極接觸電極中形成發(fā)射極窗口部分，通過所述發(fā)射極窗口部分向所述襯底摻入屬于所述另一種導(dǎo)電類型的雜質(zhì)，以此形成一層內(nèi)基區(qū)，通過所述發(fā)射極窗口部分從所述外延層表面摻入屬于所述一種導(dǎo)電類型的雜質(zhì)使其具有比所述第一深度較淺的第二深度并有一預(yù)定的高度，以此形成第二基座集電極區(qū)，形成一層側(cè)壁包括至少所述發(fā)射極窗口一個內(nèi)表面上的一層絕緣膜，通過所述發(fā)射極窗口從所述外延層表面摻入屬于所述一種導(dǎo)電類型的雜質(zhì)使其具有比所述第二深度較淺的第三深度并有一預(yù)定的高度，以此形成第三基座集電極區(qū)，以及向所述內(nèi)基區(qū)摻入所述一種導(dǎo)電類型的雜質(zhì)，以此形成發(fā)射極區(qū)。
7.按照權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，它還包括，在形成所述第一基座集電極區(qū)的步驟之后和在形成所述基區(qū)的步驟之前，從所述外延層表面去除絕緣膜的步驟，以及用0°的注入角度進行離子注入摻入屬于所述另一種導(dǎo)電類型的雜質(zhì)的步驟，以此在所述外延層表面附近形成一層屬于所述另一種導(dǎo)電類型的低濃度層。
全文摘要
一種半導(dǎo)體器件有一層屬于一種導(dǎo)電類型的外延層形成在一塊屬于另一種導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體襯底上，一層屬于另一種導(dǎo)電類型的基區(qū)形成在外延層上，它從外延層的表面擴展至一預(yù)定的深度并包含內(nèi)基區(qū)和外基區(qū)，一層屬于一種導(dǎo)電類型的發(fā)射極區(qū)形成在內(nèi)基區(qū)內(nèi)，以及一個屬于一種導(dǎo)電類型的基座集電極區(qū)形成在緊靠基區(qū)下方的外延層的相應(yīng)部位中，其中的基座集極區(qū)包括多個基座集電極區(qū)，它們沿襯底深度的方向依次排列，并且它們的雜質(zhì)濃度沿襯底深度的方向改變。
文檔編號H01L21/331GK1148271SQ9610955
公開日1997年4月23日 申請日期1996年8月29日 優(yōu)先權(quán)日1995年8月31日
發(fā)明者山崎亨 申請人:日本電氣株式會社