[发明专利]一种基于离子注入的高厄利电压NPN晶体管制备方法

说明书

本发明公开了一种基于离子注入的高厄利电压NPN晶体管制备方法，该制备方法针对NPN晶体管基区杂质浓度分布对厄利电压的影响机理，是一种通过调整基区杂质纵向分布形成高厄立电压NPN晶体管的工艺方法。通过这种工艺方法获得的NPN晶体管具有更高的厄利电压。该方法分别对采用本发明提出的新工艺方法形成的高厄立电压NPN晶体管，在相同放大倍数条件下，新工艺方法形成的NPN晶体管的厄利电压高于传统结构NPN晶体管。

【技术领域】

本发明属于NPN晶体管技术领域，具体涉及一种基于离子注入的高厄利电压NPN晶体管制备方法。

【背景技术】

厄利电压是表征双极型晶体管基区宽变效应的参数，对双极晶体管而言，厄利电压越高，其抑制基区宽变效应的能力越强。

NPN晶体管为纵向结构，在传统双极集成电路生产中，基区是通过杂质预扩散或离子注入后，通过高温扩散再分布形成，杂质浓度在纵向呈余误差分布或准高斯分布，即靠近集电区一侧基区杂质浓度低于靠近发射区一侧的基区杂质浓度。当NPN晶体管CE电压增大时，CB处于反偏状态，由于集电区一侧基区杂质浓度较低，基区的空间电荷区宽度增大较快，基区宽变效应显著导致晶体管厄利电压偏低。

【发明内容】

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种基于离子注入的高厄利电压NPN晶体管制备方法，用于解决现有技术中两侧基区杂质浓度分布不均匀，基区宽变效应显著导致晶体管厄立电压偏低的问题。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种基于离子注入的高厄利电压NPN晶体管制备方法，包括以下步骤：

步骤1，在N型外延层的上表面制备二氧化硅层；

步骤2，在二氧化硅层上设置一层光刻胶，在光刻胶上进行光刻，形成NPN 晶体管基区窗口；

步骤3，通过NPN晶体管基区窗口对N型外延层进行高能离子注入；

步骤4，对N型外延层进行退火，在高能离子注入的区域形成NPN晶体管基区；

步骤5，对退火后的N型外延层进行化学气相沉淀，在N型外延层上形成氧化层；

步骤6，光刻氧化层，形成NPN晶体管发射区的窗口；通过窗口对NPN晶体管基区进行掺杂，在NPN晶体管基区中形成晶体管发射区，所述高厄利电压NPN 晶体管制备结束。

本发明的进一步改进在于：

优选的，步骤1中，所述二氧化硅层的厚度＜200nm。

优选的，步骤3中，所述能量注入分为4次或5次，每次注入的能量逐渐减小。

优选的，当能量注入次数为4次时，第一次注入能量为700keV，注入剂量为1E14cm^-2；第二次注入能量为400keV，注入剂量为1E14cm^-2；第三次注入能量为150keV，注入剂量为5E13cm^-2；第四次注入能量为60keV，注入剂量为 5E13cm^-2。

优选的，当能量注入次数为5次时，第一次注入能量为850keV，注入剂量为1E14cm^-2；第二次注入能量为600keV，注入剂量为1E14cm^-2；第三次注入能量为350keV，注入剂量为5E13cm^-2；第四次注入能量为150keV，注入剂量为 5E13cm^-2；第五次注入能量为50keV，注入剂量为3E13cm^-2。

优选的，步骤4中，所述退火过程在卧式扩散炉内或快速退火炉内。

优选的，当退火过程在卧式扩散炉内时，退火温度为1000℃，退火时间为 10min。