具有不同bvcbo的npn器件的集成制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體集成電路制造工藝方法，特別是涉及一種具有不同BVCBO的NPN器件的集成制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在0.35B⑶的工藝中，NPN型BJT的集電極是由n_外延層Gpi)和N型埋層(NBL)組成。如圖1所示，是現(xiàn)有NPN器件的結(jié)構(gòu)示意圖，在硅襯底101上形成有N型埋層102以及P型埋層103，在形成有埋層102和103的硅襯底101上形成有N-外延層104。在一個NPN器件區(qū)域中，采用N-外延層104作為集電區(qū)，集電區(qū)底部和N型埋層102相連，在N型埋層102的頂部形成有和其接觸的N型下沉層(NSINK) 109 ;在集電區(qū)的頂部形成有P型基區(qū)105，在所述P型基區(qū)105頂部表面形成有N+區(qū)107a組成的發(fā)射區(qū)107a，在發(fā)射區(qū)107a頂部引出發(fā)射極；基區(qū)105頂部表面形成有P+區(qū)108a，通過P+區(qū)108a引出基極；在N型下沉層109的頂部表面形成有N+區(qū)107b，通過N+區(qū)107b引出集電極。在N-外延層104的表面形成有場氧隔離層106，場氧隔離層106能為局部場氧隔離層(LOCOS)或淺溝槽隔離(STI)，場氧隔離層106用于在N-外延層104的表面隔離出有源區(qū)。在整個NPN器件的周側(cè)形成有隔離結(jié)構(gòu)，用于實現(xiàn)NPN器件之間的隔離，隔離結(jié)構(gòu)包括圍繞在N型埋層102周側(cè)的P型埋層103，在P型埋層103頂部的形成有和其接觸的P阱110，在P阱110的頂部表面P+區(qū)108b，由P+區(qū)108b引出隔離電極。
[0003]由于現(xiàn)有NPN器件的集電極通過N-外延層104、N型埋層102、N型下沉層(NSINK) 109和N+區(qū)107b引出，所以器件的BVCBO等擊穿電壓和N型埋層102的濃度有較高的相關(guān)性，也即通過調(diào)節(jié)N型埋層102的摻雜濃度可以調(diào)節(jié)NPN器件的BVCBO，BVCBO為發(fā)射極開路時集電極與基極間的擊穿電壓。通常在現(xiàn)有工藝平臺上，N型埋層102的濃度由一次離子注入和后續(xù)的高溫推進所決定。所以如果要在同一硅襯底101上集成具有不同BVCBO的NPN器件的話，每增加一種BVCBO的NPN器件，就必須加一道光刻步驟來調(diào)整N型埋層102的濃度以滿足不同的BVCB0，由于光刻次數(shù)越多成本越高，所以現(xiàn)有集成具有不同BVCBO的NPN器件的方法會大大增加了工藝成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種具有不同BVCBO的NPN器件的集成制造方法，不需要增加光刻層次就能集成具有不同BVCBO的NPN器件，能降低工藝成本。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的具有不同BVCBO的NPN器件的集成制造方法，包括如下步驟:
[0006]步驟一、在硅襯底上定義出具有不同BVCBO的NPN器件的形成區(qū)域；采用光刻工藝定義出各所述NPN器件的N型埋層的離子注入光刻膠圖形，各所述NPN器件的形成區(qū)域的所述離子注入光刻膠圖形包括全部打開結(jié)構(gòu)、柵型結(jié)構(gòu)或者網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。
[0007]所述全部打開結(jié)構(gòu)為對應(yīng)的所述NPN器件的形成區(qū)域的光刻膠全部被去除。
[0008]所述柵型結(jié)構(gòu)為對應(yīng)的所述NPN器件的形成區(qū)域的光刻膠包括多個第一去除部分和多個第一保留部分、且所述第一去除部分和所述第一保留部分分別呈條狀結(jié)構(gòu)且交替排列。
[0009]所述網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)為對應(yīng)的所述NPN器件的形成區(qū)域的光刻膠包括多個第二去除部分和多個第二保留部分、且所述第二去除部分和所述第二保留部分分別呈塊狀結(jié)構(gòu)，且所述第二去除部分和所述第二保留部分在二維面的兩個垂直的軸上分別呈交替排列。
[0010]步驟二、以所述離子注入光刻膠圖形為掩膜，采用同一次N型離子注入形成各所述NPN器件的N型埋層；各所述N型埋層的圖形結(jié)構(gòu)和對應(yīng)的所述離子注入光刻膠圖形相同，所述光刻膠被去除的地方被注入N型離子、所述光刻膠保留的地方N型離子未注入到所述硅襯底中。
[0011]步驟三、去除所述離子注入光刻膠圖形，對各所述NPN器件的N型埋層進行退火推進；退火推進后，所述柵型結(jié)構(gòu)或者所述網(wǎng)格結(jié)構(gòu)所定義的所述N型埋層的注入N型離子區(qū)域的N型離子擴散到未被注入N型離子區(qū)域中從而使對應(yīng)的所述N型埋層連接成一全部區(qū)域N型摻雜的整體結(jié)構(gòu)，所述全部打開結(jié)構(gòu)所定義的所述N型埋層退火前后都呈一全部區(qū)域N型摻雜的整體結(jié)構(gòu)。
[0012]通過調(diào)節(jié)所述N型埋層的摻雜濃度調(diào)節(jié)所述NPN器件的BVCB0，所述N型埋層的摻雜濃度越大、所述NPN器件的BVCBO越小，所述N型埋層的摻雜濃度越小、所述NPN器件的BVCBO越大；步驟二中各所述N型埋層中注入的N型離子越多、退火推進后所對應(yīng)的所述N型埋層的摻雜濃度越大。
[0013]進一步的改進是，所述柵型結(jié)構(gòu)的各所述第一去除部分的尺寸相同、各所述第一保留部分的尺寸相同，所述柵型結(jié)構(gòu)所定義的所述N型埋層的摻雜濃度由所述柵型結(jié)構(gòu)的各所述第一去除部分和各所述第一保留部分的尺寸和數(shù)量定義，由一個所述第一去除部分和一個所述第一保留部分組成的一周期中，所述第一去除部分的寬度越大、所述第一保留部分的寬度越小所述N型埋層的摻雜濃度越大，所述第一去除部分的寬度越小、所述第一保留部分的寬度越大所述N型埋層的摻雜濃度越小。
[0014]進一步的改進是，所述網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的各所述第二去除部分的尺寸相同、各所述第二保留部分的尺寸相同，所述網(wǎng)格結(jié)構(gòu)所定義的所述N型埋層的摻雜濃度由所述網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的各所述第二去除部分和各所述第二保留部分的尺寸和數(shù)量定義；在二維面的兩個垂直的軸的每個軸上的由一個所述第二去除部分和一個所述第二保留部分組成的一周期中，所述第二去除部分的寬度越大、所述第二保留部分的寬度越小所述N型埋層的摻雜濃度越大，所述第二去除部分的寬度越小、所述第二保留部分的寬度越大所述N型埋層的摻雜濃度越小。
[0015]進一步的改進是，在步驟三之后，還包括如下步驟:
[0016]步驟四、進行N-外延層生長，對所述N-外延層進行退火推進，在各所述NPN器件形成區(qū)域的所述N-外延層作為各所述NPN器件的集電區(qū)。
[0017]步驟五、通過光刻和注入在各所述NPN器件的集電區(qū)中形成P型摻雜的基區(qū)。
[0018]步驟六、通過光刻和注入在各所述NPN器件的所述基區(qū)中形成由N+區(qū)組成的發(fā)射區(qū)。
[0019]進一步的改進是，步驟二中所述N型埋層的N型離子注入的注入雜質(zhì)為Sb或As，注入能量為40kev?200kev,注入劑量為lel4cm 2?lel6cm 2。
[0020]進一步的改進是，步驟三所述N型埋層的退火推進的溫度為1100°C?1250°C，時間為30分鐘?300分鐘。
[0021]進一步的改進是，步驟四中所述N-外延層的厚度為4微米?6微米，電阻率為0.5歐姆.厘米?1.5歐姆.厘米。
[0022]進一步的改進是，步驟四所述N-外延層的退火推進的溫度為1000°C?1200°C，時間為30分鐘?150分鐘。
[0023]本發(fā)明通過埋層是通過離子注入加推進擴散兩步工藝形成的特性，在離子注入工藝中對離子注入?yún)^(qū)域進行定義，在形成埋層的區(qū)域中通過定義全部打開結(jié)構(gòu)、柵型結(jié)構(gòu)或者網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的離子注入光刻膠圖形，使得離子注入后注入到埋層區(qū)域中的離子總量分別不同，而注入離子總量不同的埋層通過推進擴散后形成一個全部區(qū)域N型摻雜的整體結(jié)構(gòu)，根據(jù)注入離子總量的不同擴散后的埋層的摻雜濃度也就不同；所以本發(fā)明僅需對埋層離子注入的光刻版進行設(shè)置，采用一次光刻和一次離子注入就能同時制造具有不同摻雜濃度的埋層，而埋層的摻雜濃度不同使得對應(yīng)的NPN器件的BVCBO也不同，所以本發(fā)明不需要增加光刻層次就能集成具有不同BVCBO的NPN器件，能大大降低工藝成本。
【附圖說明】
[0024]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細的說明:
[0025]圖1是現(xiàn)有NPN器件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2是本發(fā)明實施例方法流程圖；
[0027]圖3A-圖3D是本發(fā)明實施例方法各步驟中器件結(jié)構(gòu)圖；
[0028]圖4是本發(fā)明實施例方法所采用的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的N型埋層的離子注入光刻膠圖形。
【具體實施方式】
[0029]如圖2所示，是本發(fā)明實施例方法流程圖；如圖3A至圖3D所示，是本發(fā)明實施例方法各步驟中器件結(jié)構(gòu)圖；本發(fā)明實施例具有不同BVCBO的NPN器件的集成制造方法包括如下步驟:
[0030]步驟一、如圖3A所示，在硅襯底I上定義出具有不同BVCBO的NPN器件的形成區(qū)域；采用光刻工藝定義出各所述NPN器件的N型埋層的離子注入光刻膠圖形2，各所述NPN器件的形成區(qū)域的所述離子注入光刻膠圖形2包括全部打開結(jié)構(gòu)、柵型結(jié)構(gòu)或者網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。
[0031]所述全部打開結(jié)構(gòu)為對應(yīng)的所述NPN器件的形成區(qū)域的光刻膠全部被去除。所述全部打開結(jié)構(gòu)位于如虛線框3a所示區(qū)域中。
[0032]所述柵型結(jié)構(gòu)為對應(yīng)的所述NPN器件的形成區(qū)域的光刻膠包括多個第一去除部分和多個第一保留部分、且所述第一去除部分和所述第一保留部分分別呈條狀結(jié)構(gòu)且交替排列。
[0033]所述網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)為對應(yīng)的所述NPN器件的形成區(qū)域的光刻膠包括多個第二去除部分和多個第二保留部分、且所述第二去除部分和所述第二保留部分分別呈塊狀結(jié)構(gòu)，且所述第二去除部分和所述第二保留部分在二維面的兩個垂直的軸上分別呈交替排列。
[0034]所述柵型結(jié)構(gòu)或者所述網(wǎng)格結(jié)構(gòu)在沿一個軸上的剖面圖相同，都能參考如虛線框3b所示區(qū)域中，標記2a對應(yīng)于所述第一去除部分或所述第二去除部分，標記2b對應(yīng)于所述第一保留部分或所述第二保留部分。
[0035]如圖4所示，是本發(fā)明實施例方法所采用的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的N型埋層的離子注入光刻膠圖形，可見所述第二去除部分2a和所述第二保留部分2b都呈塊狀結(jié)構(gòu)且在二維面上交替排列。
[0036]步驟二、如圖3A所示，以所述離子注入光刻膠圖形2為掩膜，采用同一次N型離子注入形成各所述NPN器件的N型埋層4a和4b ;較佳為，所述N型埋層的N型離子注入的注入雜質(zhì)為Sb或As,注入能量為40kev?200kev,注入劑量為IeHcnT2?lel6cnT2。
[0037]各所述N型埋層的圖形結(jié)構(gòu)和對應(yīng)的所述離子注入光刻膠圖形2相同，N型埋層4a的圖形和所述全部打開結(jié)構(gòu)的所述離子注入光刻膠圖形2相同，N型埋層4b的圖形頂部對應(yīng)的所述柵型結(jié)構(gòu)或者所述網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的所述離子注入光刻膠圖形2相同。所述光刻膠被去除的地方被注入N型離子、所述光刻膠保留的地方N型離子未注入到所述硅襯底I中，也即N型埋層4a的全部區(qū)域中都注入了 N型離子，而N型埋層4b中區(qū)域4c中注入了 N型離子、區(qū)域4d中沒有注入N型離子。
[