[发明专利]半导体制作方法

说明书

发明技术领域

本发明涉及到一种半导体制作方法，更确切地，涉及到在一块半导体衬底上制作多个特定类型的双极型或MOS晶体管，其中每一个半导体晶体管可以有不同的特性。

相关技术描述

双极型集成电路在现代通信系统中起主要的作用。双极型电路主要用于模拟功能，例如用于切换电流和电压，它也用于高频无线电电路功能(混频器，放大器，检波器等)。

为了提高总体性能、减小尺寸和功耗、降低系统价格，微电子技术中的共同趋势是在一块单独的芯片上集成越来越多的功能。这种集成有一些缺点，其中之一是器件特性不能针对集成的每一个子区域分别优化。而是器件特性必须被折衷选择，以同样适合不同器件要求。如果集成之前达到最大性能的一个参数是使用不同电源电压，这点尤其正确。

双极型晶体管的电性能主要由它的纵向发射极/基极/收集极剖面确定，其中基极的特性通常是主要的部分。基极一般通过离子注入技术形成。活化退火/驱入热循环最终形成发射极/基极/收集极剖面。

通过改变这两个步骤的参数，晶体管的特性能在大范围内调整。对于一个将在非常高的频率下工作的器件，浅而陡的基极(通过使用低离子注入能量和短热循环获得)是必须的，而对于低噪音晶体管或开关晶体管，具有更低基极电阻的更宽的基极和/或更好的电流处理容量是首选的。

当在半导体衬底上制作半导体器件时，每一类有源器件，例如NMOS晶体管或NPN双极晶体管，由于在每一类有源器件内控制不同特性方面的困难，通常制作成带有一批预定的特性。最好借助于改变有源器件的几何图形来得到特性的变化。

制作半导体器件的共同方法包括下面步骤：掩蔽、在非掩蔽区域引入掺杂剂和退火。掺杂剂的引入一般通过离子注入技术进行，并且决定每一个器件的一部分特性。

半导体电路可以包括有源器件，例如晶体管，和无源器件，例如电阻器和电容器。更复杂的电路包括不同类型的晶体管，例如BiCMOS工艺。这样一种工艺在美国专利No.5149663中由Chai等人描述，其中不同类型的晶体管被同时制作。

掺杂剂的引入也可以在退火之前继续在相同的非掩蔽区域进行，如美国专利No.4596605中所述。

在美国4133701中，Greenstein等人描述了一种制作具有不同特性的晶体管的方法。选定的被离子注入的卤素被用来局部特别增强磷扩散，这被用来形成发射极区。卤素注入在硼扩散之前进行，硼扩散被用来形成基极区。卤素注入使发射极区变得更深，但不会影响基极区。

在EP0143670中，由Fujitsu Limited描述了在同一块衬底上制作具有不同特性的不同类型双极型晶体管的方法。这是通过同时制作选定的晶体管的基极区和所有晶体管的发射极区来实现的。该发明的目的是制作一个具有高开关速度的双极型晶体管，并且同时制作一个具有高耐压的双极型晶体管。

上述的现有技术没有预见到有必要在同一芯片上实现具有不同特性的同一类型晶体管。

概述

现有技术没有解决的第一个问题是如何制作至少两个同类双极型晶体管，每一个晶体管基本具有相同的发射极区，但有不同的特性。

现有技术没有解决的第二个问题是如何制作至少两个同类MOS晶体管，每一个晶体管基本具有相同的源区和漏区，但有不同的特性。

第一个问题通过至少一个半导体电路的半导体制作方法解决，该电路包括在一个半导体衬底上实现的多个特定类型双极型晶体管。此方法包括下列步骤：在所述半导体衬底上安排具有第一类型的第一掺杂剂的第一区域，在所述第一区域内形成至少一个第一和第二基极区，通过引入所述第一类型的第二掺杂剂到每一个所述基极区而形成一个发发射极区，和通过引入所述第一类型的第三掺杂剂到所述第一区域而形成收集极区。形成所述基极区的步骤包括：分别引入至少一个第二类型的第四和第五掺杂剂，到至少一个所述第一区域的第一和第二区内，第二类型与第一类型相反，所述第四和第五掺杂剂具有不同的剂量参数，并且在形成所述发射极的步骤之前，退火所述衬底以分别建立至少一个第一和第二基极区，从而在单个退火步骤期间建立至少两个具有不同掺杂分布的基极区，并且在所述半导体电路中建立至少两个具有不同特性的双极型晶体管。