一種熱預(yù)算低的雙極高頻功率晶體管芯片的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件及其制造領(lǐng)域，尤其涉及一種熱預(yù)算低的雙極高頻功率晶體管芯片的制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]雙極高頻功率晶體管管芯制作一般要用到擴散或離子注入工藝來進行摻雜，從而實現(xiàn)晶體管的基區(qū)和發(fā)射區(qū)。不論是采用熱擴散工藝還是離子注入工藝，都需要進行高溫過程。若采用高硼擴散和低硼擴散，均需采用高溫進行擴散；而采用離子注入，也需在高硼離子注入后和低硼離子注入后進行高溫退火來對注入雜質(zhì)進行激活及消除注入損傷，即需要一定的熱預(yù)算來保證晶體管芯片工藝的正常進行。
[0003]雙極高頻功率晶體管以往大都采用比較成熟熱擴散工藝，在熱擴散時首先要進行預(yù)擴散，然后是再擴散。為提高晶體管的電性能和可靠性，往往要進行外基區(qū)高硼擴散(摻雜濃度比較高，高硼預(yù)擴散溫度在900~1000°C，再擴散溫度在1100~1190°C)。為提高發(fā)射結(jié)注入效率，要求晶體管的基區(qū)摻雜濃度往往要低于發(fā)射區(qū)摻雜濃度兩個數(shù)量級左右，即基區(qū)要進行低硼擴散(摻雜濃度相對外基區(qū)的高硼摻雜濃度要低，低硼預(yù)擴散溫度900~1000°C，再擴散溫度為1000~1100°C)，即單進行P型雜質(zhì)摻雜就要對晶圓片起碼要進行4次加熱(若有鎮(zhèn)流電阻且鎮(zhèn)流電阻單獨進行摻雜，則還要增加一次預(yù)擴和一次再擴)。隨著摻雜技術(shù)的進步，采用離子注入代替熱擴散摻雜的方法已逐漸在硅雙極晶體管芯片的制作工藝中采用，但以往工藝是注入完后，要跟著進行高溫退火，即采用離子注入后，也起碼要兩次高溫?zé)嵬嘶?高硼注入后退火和基區(qū)低硼注入后退火)。工藝復(fù)雜，浪費能源，對晶圓片的反復(fù)高溫加熱，降低了了晶體管的抗γ輻照能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種熱預(yù)算低的雙極高頻功率晶體管芯片的制作方法，該制作方法降低了雙極高頻功率晶體管芯片的熱預(yù)算，簡化了工藝流程，避免了對晶圓片的反復(fù)高溫加熱，節(jié)約了能源，同時提高了晶體管的抗γ輻照能力。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是:一種熱預(yù)算低的雙極高頻功率晶體管芯片的制作方法，包括以下步驟:
(1)首先將選定的外延晶圓片清洗干凈，然后進行高溫氧化，氧化層的厚度要能屏蔽住高硼離子注入；
(2)按設(shè)計要求進行高硼區(qū)的光刻，刻蝕出要進行高硼注入摻雜的窗口；
(3)采用離子注入機進行高硼離子注入摻雜，其注入能量和注入劑量分別由注入的深度要求和摻雜濃度確定；
(4)按設(shè)計要求進行低硼區(qū)的光刻；
(5)采用離子注入機進行低硼離子注入摻雜，其注入能量和注入劑量分別由注入的深度要求和摻雜濃度確定； (6)高硼離子、低硼離子注入后進行高溫退火，其退火溫度控制在950~1050°C，時間控制在30~120分鐘，以修復(fù)注入損傷和激活注入雜質(zhì)；
(7)按設(shè)計要求進行發(fā)射區(qū)光刻，刻蝕出發(fā)射區(qū)摻雜窗口；
(8)對發(fā)射區(qū)進行磷離子注入摻雜；
(9)對發(fā)射區(qū)進行退火，其退火溫度控制在900~950°C，時間控制在10~60分鐘，以修復(fù)注入損傷和激活注入雜質(zhì)；
(10)進行電極接觸孔光刻、腐蝕、去膠，實現(xiàn)發(fā)射區(qū)和基區(qū)的金屬電極通路，再進行金屬化形成發(fā)射極、基極各自的金屬電極，然后采用等離子增強化學(xué)氣相淀積方法在晶片表面進行鈍化層淀積，最后通過光刻及腐蝕的方法將金屬鍵合區(qū)處的鈍化層去除干凈。
[0006]優(yōu)選的，所述步驟(I)中氧化層厚度控制在4300~7000A。
[0007]優(yōu)選的，所述步驟(3)高硼離子注入能量控制在35~110KeV，注入劑量控制在(5-9) X1015/cm2o
[0008]優(yōu)選的，所述步驟(5)低硼離子注入能量控制在30~100KeV，注入劑量控制在(1-5) XlO1Vcm20
[0009]優(yōu)選的，所述的高頻功率晶體管的頻率不低于700MHz。
[0010]采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于:本發(fā)明專利在采用離子注入代替熱擴散后，高硼離子注入后不進行高溫?zé)嵬嘶穑窃诘团痣x子注入后，一起進行一次高溫退火，退火溫度控制在950~1050°C，降低了芯片制作的熱預(yù)算，簡化了工藝流程，避免了對晶圓片的反復(fù)高溫加熱，節(jié)約了能源，也降低了晶圓片經(jīng)反復(fù)高溫，變形的發(fā)生。同時由于在低硼離子注入時，將注入劑量適當(dāng)提高(即提高了基區(qū)摻雜濃度)，由11Vcm2量級，提高到(1~5) X 1014/cm2，在保證晶體管有較大的電流增益和EB結(jié)反向擊穿電壓的前提下，晶體管的抗γ輻照能力也要好于一般的同類產(chǎn)品。
[0011]由于本發(fā)明是針對高頻功率晶體管，不是工作頻率更高的微波功率晶體管，為縮短工時，對于NPN雙極晶體管發(fā)射區(qū)采用了磷摻雜代替了砷摻雜，由于磷的擴散系數(shù)要高于砷，所以又可降低制作發(fā)射區(qū)的熱預(yù)算，也縮短了工藝時間；本發(fā)明磷離子注入后的退火溫度控制在900~950°C，較一般的擴散及砷離子注入后的退火溫度都低，即又一次降低了晶體管制作過程中的熱預(yù)算。經(jīng)測試，晶體管的截止頻率可在1000MHz左右。
【附圖說明】
[0012]圖1是現(xiàn)有高頻NPN硅功率晶體管的芯片制作工藝流程圖；
圖2是本發(fā)明的高頻NPN硅功率晶體管的芯片制作工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0013]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0014]如圖2所示，本發(fā)明是一種熱預(yù)算低的雙極高頻功率晶體管芯片的制作方法，包括以下步驟: (1)首先將選定的外延晶圓片清洗干凈，然后進行高溫氧化，氧化層的厚度要能屏蔽住高硼離子注入(若采用擴散工藝，要屏蔽住硼在高溫時在二氧化硅中的擴散)，氧化層厚度一般控制在4300~7000A ；
(2)按設(shè)計要求進行高硼區(qū)的光刻，刻蝕出要進行高硼注入(摻雜)的窗口；
(3)采用離子注入機進行高硼離子注入摻雜，其注入能量和注入劑量分別由注入的深度要求和摻雜濃度確定，本發(fā)明的注入能量控制在35~110KeV，注入劑量控制在(5-9) XlO1Vcm2;
(4)按設(shè)計要求進行基區(qū)低硼區(qū)的光刻；
(5)采用離子注入機進行低硼離子注入摻雜，其注入能量和注入劑量分別由注入的深度要求和摻雜濃度確定，本發(fā)明的注入能量控制在30~100KeV，注入劑量控制在(1-5) XlO1Vcm2;
(6)高硼離子、低硼離子注入后進行高溫退火，目