[发明专利]垂直型双极晶体管的制作工艺方法及垂直型双极晶体管

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体晶体管器件的制作工艺方法，特别是涉及一种垂直型双极晶体管的制作工艺方法。本发明还涉及采用该方法制成的垂直型双极晶体管。

背景技术

双极晶体管是构成现代大规模集成电路的器件结构之一。双极晶体管优点在于操作速度快、单位芯片面积的输出电流大、导通电压变动小，适于制作模拟电路；缺点在于输入电阻小、功耗大、工艺复杂。

双极晶体管的结构有多种类型，例如，横向双极晶体管、纵向双极晶体管(如垂直型双极晶体管)等等。在实际应用中一般使用纵向双极晶体管的较多，但是，其制造技术也比横向双极晶体管要复杂。当前先进的纵向双极晶体管制造工艺技术主要应用两个多晶硅电极(double-poly)和自对准工艺，但是采用上述工艺方法时，发射极和基极之间的隔离比较困难。在现有技术中有很多使发射极和基极之间隔离的方法，但是工艺复杂，制备成本也很高；而且利用自对准工艺要求隔离区的尺寸保持一定，否则将很难精确控制发射极的尺寸。这对纵向双极晶体管的制作工艺提出了需要解决的新的课题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是一种垂直型双极晶体管的制作工艺方法，在保证发射极的尺寸精度的同时，对光刻板的精度要求低，工艺简单、有利于降低成本。为此本发明还要提供一种采用该方法制成的垂直型双极晶体管。

为解决上述技术问题，本发明的垂直型双极晶体管的制作工艺方法包括以下步骤，

在硅基体上淀积一层多晶硅，在其上面再沉积氧化膜，利用光刻和刻蚀形成离子注入区，然后沉积一层氧化膜，接着进行离子注入得到本征基区和位于其下面的集电区，再淀积一层介质隔离层，单步干法刻蚀该介质隔离层形成侧墙，采用湿法刻蚀去除所述的氧化膜，暴露出本征基区，淀积发射极多晶硅，利用光刻刻蚀，得到发射极，然后再次利用光刻刻蚀形成外基极。

采用上述方法制成的垂直型双极晶体管，包括在硅衬底上通过离子注入形成的本征基极区，和位于其下端的集电区，位于所述本征基极区上端的发射极，通过自对准工艺形成在硅衬底上的外基极区，其中：所述的发射极与外基极区之间设有侧墙。

本发明利用一定厚度的薄膜可以得到一定尺寸的D型侧墙的特点，并结合自对准工艺形成垂直型双极晶体管的发射极，该D型侧墙能用来隔离发射极和外基极。

本发明只用单层介质膜淀积和单步刻蚀就可以形成所需的隔离侧墙，并利用侧墙控制发射极的尺寸，使发射极尺寸小于光刻版尺寸，这样在保证发射极尺寸精度的前提下，可以有效降低对光刻版的精度要求，同时工艺也得到了简化，降低了成本。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1至图11是本发明的垂直型双极晶体管的制备方法工艺流程图。

具体实施方式

本发明所述的垂直型双极晶体管的制备方法，是采用D型侧墙结构并结合自对准工艺形成小尺寸垂直型双极晶体管中的发射极，该D型侧墙同时用来隔离外基极和发射极。具体实现的工艺流程如下：

首先，在P型硅衬底上淀积一层多晶硅，在所述的多晶硅层上再沉积一层较厚(2000埃左右)的氧化膜(参见图1)。淀积的方法可以采用常用的化学气相淀积，或者其他方法形成多晶硅层。在本发明的下述步骤中所述的多晶硅层、氮化膜层等形成的具体方法，均可采用现有技术中已知的各种方法实现。

利用光刻和刻蚀形成离子注入区，该离子注入区即作为预设的垂直型双极晶体管的发射区。然后沉积一层薄氧化膜(大致上为50埃)，作为随后离子注入的阻挡层，接着进行离子注入得到垂直型双极晶体管的本征基区和位于该本征基区下面的集电区(参见图2)。

再淀积一层较厚介质隔离层(800埃～1500埃)(参见图3)，该介质隔离层的介质材料为氮化硅、氧化硅、或者氮化硅和氧化硅的组合。

采用单步干法刻蚀所述的介质隔离层，在预设的垂直型双极晶体管的发射区内形成侧墙结构(参见图4)，而其余区域上的介质隔离层全部刻蚀掉。该侧墙的形状可以是图4所示的“D型”形状，也可以是对由氮化硅和氧化硅的组合而成的介质隔离层，采用双重刻蚀多步工艺形成的“L型”氮化膜侧墙。

形成L型氮化膜侧墙的工艺过程是：先依次淀积氧化膜(底层)，氮化膜和氧化膜(上层)，干法刻蚀上层氧化膜，再刻氮化膜停在底层氧化膜上，然后湿法去除未刻掉的上层氧化层和暴露的底层氧化层，就形成了底层氧化膜和氮化膜的结合L型侧墙，这种L型侧墙虽然工艺复杂点，但是器件性能比较稳定。