專利名稱：帶有穩(wěn)壓管的雙極型集成電路及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種雙極型集成電路及其制造方法。
通常雙極型集成電路中是不帶穩(wěn)壓管的。如系統(tǒng)中需要用到穩(wěn)壓管時，則要在通用集成電路外再連接上分立元件的穩(wěn)壓管，正如由Robert J.Traister編寫、由美國加利福尼亞州Academic Press，Inc.于1989年出版的《Linear IntegratedCircuit Application Manual》一書中第11頁上所描述的那樣。這樣不僅增加了系統(tǒng)所用元件的數(shù)目，增大了系統(tǒng)的體積，降低了系統(tǒng)的可靠性和保密性。
本發(fā)明的目的是提供一種將穩(wěn)壓管和普通雙極型集成電路用兼容的工藝同時集成到一塊集成電路上的方法，以及采用該方法制造出一種帶有穩(wěn)壓管的雙極型集成電路，以滿足一些專用集成電路的需要。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的其制造方法系采用與普通雙極型集成電路的制造工藝相兼容的方法，即包括普通雙極型集成電路制造工藝，該制造工藝中含有基區(qū)推進(jìn)步驟，其特征在于采用二步注入法；一次形成雙極型晶體管基區(qū)；另一次是用不同劑量形成穩(wěn)壓管的一極，并控制注入量和摻雜區(qū)深度以確定穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓值。
進(jìn)一步，本發(fā)明的方法中的穩(wěn)壓管的注入量和摻雜區(qū)深度控制，其步驟依次是基區(qū)推進(jìn)、穩(wěn)壓管光刻、穩(wěn)壓管注入和穩(wěn)壓管推進(jìn)，且上述兩步驟推進(jìn)時間之和等于普通雙極型集成電路制造工藝中的基區(qū)推進(jìn)時間。
按照上述本發(fā)明的方法制成的雙極型集成電路，還有一個半導(dǎo)體基片，該基片又稱為第一導(dǎo)電型的襯底。該基片表面上經(jīng)外延生長了第二導(dǎo)電型的外延層。該外延層經(jīng)過隔離即構(gòu)成雙極型第二導(dǎo)電型晶體管的集電極或第一導(dǎo)電型晶體管的基極。其特征在于，該外延層上某些區(qū)域經(jīng)過摻雜制造出一些第一導(dǎo)電型的區(qū)域。這些區(qū)域構(gòu)成第二導(dǎo)電型晶體管的基極和第一導(dǎo)電型晶體管的發(fā)射極和集電極以及穩(wěn)壓管的一極。在第二導(dǎo)電型晶體管的基極區(qū)和穩(wěn)壓管的一極上，經(jīng)摻雜制備第二導(dǎo)電型的薄層，以構(gòu)成第二導(dǎo)電型晶體管的發(fā)射極和穩(wěn)壓管的另一極。在本發(fā)明中所論及的雙極型集成電路中，上述的第二導(dǎo)電型晶體管的基極與穩(wěn)壓管的一極其導(dǎo)電類型雖然相同，但摻雜濃度不同。穩(wěn)壓管的一極區(qū)域的摻雜濃度由穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓要求值所決定。最后所剩的金屬布線工作可按本領(lǐng)域技術(shù)人員周知的方式進(jìn)行。本發(fā)明的主要特征在于第二導(dǎo)電型晶體管的基極區(qū)，第一導(dǎo)電型晶體管的發(fā)射極和集電極和穩(wěn)壓管的一極是用同一次光刻腐蝕工藝同時形成的，只是穩(wěn)壓管電極區(qū)注入的雜質(zhì)劑量與另兩區(qū)域不同。本發(fā)明采用與普通雙極型集成電路兼容的方法，將穩(wěn)壓二極管同時集成到雙極型集成電路上。
本發(fā)明的優(yōu)點是1.采用與已有普通雙極型集成電路相兼容的工藝，技術(shù)成熟，易于實施。2.由于穩(wěn)壓管集成到雙極型集成電路上，有利于減少體積；有利于保密，防止電路被仿造；有利于降低成本。
本發(fā)明的附圖簡單說明如下

圖1是本發(fā)明的制造方法流程示意圖。
圖2是本發(fā)明所論及的帶穩(wěn)壓二極管的雙極型集成電路各元件的剖面示意圖。
圖3是本發(fā)明所論及的帶穩(wěn)壓二極管的雙極型集成電路各元件的平面示意圖。
下面根據(jù)圖1～圖3給出本發(fā)明一個較好的實施例。
應(yīng)該指出的是，各附圖僅僅是示意圖。例如圖2、圖3中每個隔離島內(nèi)僅畫出了一個元件，實際上每個隔離島內(nèi)不僅只有一個元件。電路的各元件并未按真實比例畫出。
從圖1中可見，本實施例的工藝流程大致如下，即其步驟依次為預(yù)氧31、N+埋光刻32、N+埋注入33、N+埋退火34、下隔離光刻35、下隔離注入36、下隔離退火37、外延38、隔離氧化39、隔離光刻40、隔離注入41、隔離推進(jìn)42、基區(qū)氧化43、基區(qū)光刻44、基區(qū)注入45、基區(qū)推進(jìn)46、穩(wěn)壓管光刻47、穩(wěn)壓注入48、穩(wěn)壓管推進(jìn)49、發(fā)射區(qū)光刻50、發(fā)射區(qū)擴(kuò)磷51、發(fā)射區(qū)氧化52、引線孔光刻53、濺射鋁54、鋁反刻55、鈍化層沉積56、壓頭光刻57、合金化58、測試59。
本實施列的工藝特點是原工藝中基區(qū)推進(jìn)是一步到位的，而在本工藝中第16步是將基區(qū)先推進(jìn)至原基區(qū)結(jié)深的2/5，再來做17步穩(wěn)壓管光刻、18步穩(wěn)壓管注入、19步穩(wěn)壓管推進(jìn)。第16步基區(qū)推進(jìn)時間加上第19步穩(wěn)壓管推進(jìn)的時間等于原工藝總的基區(qū)推進(jìn)時間。這樣就在原工藝的基礎(chǔ)上，用與原工藝兼容的方法，將穩(wěn)壓管集成到雙極型集成電路上，制成了帶有穩(wěn)壓管的雙極型集成電路。
從圖2中可以看出，雙極型集成電路有一個半導(dǎo)體基片。半導(dǎo)體基片又稱為襯底。該基片為第一導(dǎo)電型(在本實施例中為P型)，在局部區(qū)域有若干為第二導(dǎo)電型的埋層區(qū)域2和第一導(dǎo)電型的埋層12，然后用外延的方法長了一層第二導(dǎo)電型的外延層3，整個外延層3用第一導(dǎo)電型的半導(dǎo)體隔離成若干個第二導(dǎo)電型的“島”。圖1和圖2中的4即隔離槽。隔離槽4將外延層3隔離成若干個第二導(dǎo)電型(N型)島5。雙極型集成電路中的元件主要就是在這些島5內(nèi)加工制備的。從左到右第一個島5內(nèi)是縱向pnp晶體管6，第二個島5內(nèi)是縱向pnp晶體管7，第三個島5內(nèi)是橫向pnp晶體管8，第四個島5內(nèi)就是本發(fā)明的特征穩(wěn)壓二極管9。在各個島5內(nèi)首先制成若干P型區(qū)域。在縱向npn晶體管6中，它是該npn晶體管的基極13；在縱向pnp晶體管7中，它是該pnp晶體管的發(fā)射極14；在橫向pnp晶體管8中，它是該pnp晶體管的發(fā)射極15和集電極16；而在本發(fā)明特征的穩(wěn)壓二極管9中，它構(gòu)成該穩(wěn)壓二極管的正極17。在各個島5內(nèi)又制備出若干個N型區(qū)域，在縱向npn晶體管6中，它們構(gòu)成該晶體管的發(fā)射極18和集電極19；在縱向pnp晶體管7中，它構(gòu)成該晶體管的基極20；在橫向pnp晶體管8中，它構(gòu)成該晶體管的基極21；在作為本發(fā)明特征的穩(wěn)壓二極管9中，它構(gòu)成該穩(wěn)壓管的負(fù)極22。
穩(wěn)壓二極管9和縱向npn晶體管6中由發(fā)射極18和基極13構(gòu)成的基極發(fā)射極二極管在結(jié)構(gòu)上是完全相同的，但是它們的反向擊穿電壓則由于穩(wěn)壓二極管正極17和縱向npn晶體管6中的基極13中的摻雜濃度不同而不同。從半導(dǎo)體物理學(xué)我們可以知道，半導(dǎo)體二極管的反向擊穿電壓取決于pn結(jié)輕摻雜一邊的雜質(zhì)濃度及分布情況。輕摻雜一邊的摻雜濃度越高，其反向擊穿電壓(當(dāng)二極管作穩(wěn)壓二極管使用時即它的穩(wěn)定電壓)就越低。在本發(fā)明所論及的集成電路中，縱向npn晶體管6中的發(fā)射極18和穩(wěn)壓管9的負(fù)極22是在制造工藝過程中同時形成的，因此其摻雜濃度及分布完全相同。因此穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)定電壓要求高于縱向npn晶體管6的基極發(fā)射極反向擊穿電壓時，P型區(qū)域17的摻雜濃度就低于P型區(qū)域13的摻雜濃度；反之則P型區(qū)域17的摻雜濃度就高于P型區(qū)域13的摻雜濃度。在本實施例中穩(wěn)壓二極管9的穩(wěn)定電壓則低于縱向npn晶體管6的基極發(fā)射極反向擊穿電壓。
在上述工作全部完成以后，集成電路金屬布線的工作可按本領(lǐng)域?qū)I(yè)人員所知的一般方法進(jìn)行，這里不再詳述。
這樣就在原來普通雙極型集成電路制造工藝的基礎(chǔ)上，用與原工藝基本兼容的方法，將穩(wěn)壓二極管集成到雙極型集成電路上，制成了帶有穩(wěn)壓管的雙極型集成電路。
權(quán)利要求
1.一種帶有穩(wěn)壓管的雙極型集成電路的制造方法，包括普通雙極型集成電路制造工藝，該制造工藝中含有基區(qū)推進(jìn)步驟，其特征在于采用二步注入法；一次形成雙極型晶體管基區(qū)；另一次是用不同劑量形成穩(wěn)壓管的一極，并控制注入量和摻雜區(qū)深度以確定穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有穩(wěn)壓管的雙極型集成電路的制造方法，其特征在于所說的穩(wěn)壓管的注入量和摻雜區(qū)深度控制，其步驟依次是基區(qū)推進(jìn)、穩(wěn)壓管光刻、穩(wěn)壓管注入和穩(wěn)壓管推進(jìn)，且上述步驟推進(jìn)時間等于普通雙極型集成電路制造工藝中總的基區(qū)推進(jìn)時間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有穩(wěn)壓管的雙極型集成電路的制造方法制成的帶有穩(wěn)壓管的雙極型集成電路，包括一個半導(dǎo)體基片，該基片為第一導(dǎo)電型的襯底，表面上經(jīng)外延生長第二導(dǎo)電型的外延層，該外延層經(jīng)過隔離即構(gòu)成雙極型第二導(dǎo)電型晶體管的集電極或第一導(dǎo)型晶體管的基極，其特征在于，該外延層上某些區(qū)域經(jīng)摻雜制造出一些第一導(dǎo)電型的區(qū)域，這些區(qū)域構(gòu)成第二導(dǎo)電型晶體管的基極和第一導(dǎo)電型晶體管的集電極和發(fā)射極以及穩(wěn)壓二極管的一個電極。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的帶有穩(wěn)壓管的雙極型集成電路，其特征在于所說的基極摻雜濃度和穩(wěn)壓管的電極的摻雜濃度不同，穩(wěn)壓管電極區(qū)的摻雜濃度和結(jié)深由穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓要求值而決定。
全文摘要
一種帶有穩(wěn)定管的雙極型集成電路的制造方法,其系與普通雙極型集成電路的制造工藝相兼容,特點是采用二步注入法;一次形成雙極型晶體管基區(qū);另一次是用不同劑量形成穩(wěn)壓管的一極,并控制注入量和摻雜區(qū)深度以確定穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓值,因此,本發(fā)明的電路包括一個半導(dǎo)體基片,該基片為第一導(dǎo)電型的襯底,表面上經(jīng)外延生長第二導(dǎo)電型的外延層,該外延層經(jīng)過隔離即構(gòu)成雙極型第二導(dǎo)電型晶體管的集電極或第一導(dǎo)型晶體管的基板,其特征在于,該外延層上某些區(qū)域經(jīng)摻雜制造出一些第一導(dǎo)電型的區(qū)域,這些區(qū)域構(gòu)成第二導(dǎo)電型晶體管的基極和第一導(dǎo)電型晶體管的集電極和發(fā)射極以及穩(wěn)壓二極管的一個電極。
文檔編號H01L21/70GK1188329SQ9710676
公開日1998年7月22日 申請日期1997年12月8日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月8日
發(fā)明者王劍峰, 須國忠, 陳學(xué)良 申請人:中國科學(xué)院上海冶金研究所