專利名稱:集成雙板晶體管的集電極接觸的制作方法
本發(fā)明涉及到在集成雙極晶體管中接觸點節(jié)省空間的應(yīng)用。眾所周知，在德國技術(shù)雜志(German technical Journal“Elektronik”，10(1984年5月18日)第68和69頁上所描述的，接觸點被施加到橫向延伸的區(qū)域。
進(jìn)而，從DE-A26 21 165中知道接觸到圍繞基區(qū)的U形溝槽的底表面的集電極區(qū)。
本發(fā)明從已知的前面提到的DE-A2621165的集成雙極晶體管型的集電極接觸開始，其一種導(dǎo)電類型的集電極區(qū)是在另一種導(dǎo)電類型的硅的片狀半導(dǎo)體襯底的主表面上，用完全圍繞集電極區(qū)的U形溝槽的方法，與單塊集成固體電路中其余的半導(dǎo)體器絕緣的。
本發(fā)明的目的是提供一個集電極區(qū)節(jié)省空間的接觸的方法。本發(fā)明的主導(dǎo)思想是基于主要在縱向延伸中實現(xiàn)集電極接觸。
根據(jù)本發(fā)明，此上述目的的獲得是在于集電極區(qū)的集電極接觸設(shè)置在溝槽的側(cè)壁上并包括具有集電極區(qū)的導(dǎo)電類型的摻雜劑的一層多晶硅，在于集電極接觸復(fù)蓋了集電極區(qū)導(dǎo)電類型的高摻雜接觸區(qū)，在于溝槽的底表面復(fù)蓋一層二氧化硅，在于溝槽的深度至少等于集電極區(qū)的厚度。
根據(jù)本發(fā)明，權(quán)利要求
2提出的集電極接觸的進(jìn)一步的實施，是直接在二氧化硅層的下面提供摻雜的多晶硅的導(dǎo)體引線，它設(shè)置在圍繞上述導(dǎo)體引線的二氧化硅的又一層，與二氧化硅層共同存在于溝槽的底表面。這樣，無需任何在空間的進(jìn)一步投資即可獲得設(shè)置在半導(dǎo)體體內(nèi)深處的導(dǎo)體網(wǎng)絡(luò)，它或可作為集成電路單個元件的屏蔽不然就為元件電源的屏蔽。
下面本發(fā)明將參照一個具體實例進(jìn)行說明，該實施例與歐洲專利申請EP-A0071665中公開的通常的方法密切相關(guān)，并與通常方法相容。根據(jù)此慣用方法，發(fā)射極區(qū)用氧化掩蔽層復(fù)蓋，采用確定的不同加速電壓下的二次離子注入工藝，借助注入掩膜確定了基極區(qū)后便形成了帶有基極接觸區(qū)的基極區(qū)。
本發(fā)明將參照附圖1-9作詳細(xì)說明，其中圖1到圖7示出了集成雙極晶體管的斜面剖示圖，不是實際的尺寸，用以說明根據(jù)本發(fā)明方法的連續(xù)進(jìn)行的處理步驟;
圖8示出了從圖7中可看到的在S-S′線上的截面剖示略圖，圖9用于說明根據(jù)本發(fā)明方法的又一實施例。
此后描述的實施例是指集成的NPN雙極晶體管，它具有有利的高頻或開關(guān)特性。當(dāng)然在采用根據(jù)本發(fā)明的方法中，適當(dāng)?shù)剡x擇一不同的導(dǎo)電類型時，集電極接觸也可附著到集成的PNP雙極晶體管上。
根據(jù)本發(fā)明的較佳實施例，是從輕摻雜P型導(dǎo)電半導(dǎo)體襯底2開始的，在其主表面上產(chǎn)生最好用離子注入生成的輕n型導(dǎo)電的硅單晶層。如圖1所示，集電極區(qū)1用限制它的溝槽3的各向異性的腐蝕，預(yù)定要延伸穿過單晶硅層。溝槽3的深度必須至少等于集電極區(qū)1的厚度，這樣才能確保要制造的雙極晶體管與其余的集成固體電路的元件有安全可靠的電絕緣。
各向異性腐蝕工藝只能從氣相進(jìn)行，對半導(dǎo)體材料以及二氧化硅和氮化硅的腐蝕是已知的，因此在此不擬詳述。
在制備了集電極區(qū)1之后，如圖2所示，半導(dǎo)體襯底2暴露的表面部分或主表面部分，包括溝槽3的表面部分用熱生長的二氧化物層4復(fù)蓋。后者包括二氧化物層的側(cè)壁層7。在熱生長的二氧化物層4上淀積氮化硅層4′。之后進(jìn)行各向異性的氮化物腐蝕，因此通過這樣的直接的腐蝕氮化硅層，未掩蔽的溝槽的主表面和底表面上的氮化物層部分就被去除了。
從掩蔽層層序4，4′部分，結(jié)果使得將集電極電極接觸區(qū)保持在主表面上成為可能，并使發(fā)射極區(qū)不受熱生成的絕緣層的影響。這樣當(dāng)適當(dāng)?shù)剡x定層4，4′的厚度時，根據(jù)本發(fā)明的方法與前面提到的EP-A 0071665已知的方法是一致的，其中公開了與基極區(qū)接觸區(qū)一起(包括后者的基極區(qū))發(fā)射極區(qū)的自調(diào)整制造。
與此相關(guān)，如圖3所示，看一下EP-A0071665中公開的方法，發(fā)射區(qū)41和沒有包括在圖3的切口中的集電極接觸區(qū)，它們是通過光刻抗蝕劑的掩蔽層M1防止腐蝕而得到保護(hù)的。然后在與主表面垂直的擇優(yōu)方向進(jìn)行各向異性的氮化物腐蝕，當(dāng)然，在溝槽的側(cè)壁以及掩蔽層M1下保留了氮化物層。此后進(jìn)行通常的二氧化物腐蝕，在此過程中，在溝槽3側(cè)壁上的氮化物層以及掩蔽層M1被掩蔽，結(jié)果，溝槽3的底表面以及圍繞發(fā)射極區(qū)41和集電極接觸區(qū)的半導(dǎo)體材料被暴露。這樣獲得了如圖3所示的截面圖的布局。
為了制造在發(fā)射極區(qū)下累進(jìn)的(graduated)或階梯式的基極區(qū)，(它仍然要產(chǎn)生的)如在已提到的EP-A 0071665中描述的那樣，半導(dǎo)體襯底2的導(dǎo)電類型離子-P型導(dǎo)電離子注入到半導(dǎo)體表面的暴露部分。溝槽3的底在足夠高的溫度下允許活化，然后，這些離子形成了如圖4所示的溝道-阻礙區(qū)9。
根據(jù)本發(fā)明并參照上邊提到的EP-A 0071665中公開的方法進(jìn)一步運用本法，在本發(fā)明最佳應(yīng)用中，襯底導(dǎo)電類型的離子以任意選擇的次序，一次以初始加速電壓注入，穿透氧化物層4和氮化物層4′，而一次以另一加速壓注入，以掩蔽在發(fā)射極區(qū)和收集極接觸區(qū)上的層序4，4′。由此將產(chǎn)生如圖4截面圖所示的布局，包括激活基極區(qū)5和基極接觸區(qū)5′。然而在進(jìn)行P型雜質(zhì)摻雜注入之前，必須小心地將掩蔽層M1去除。
在此之后進(jìn)行熱氧化，在此過程中，在溝槽3的底表面上形成了絕緣層8，在主表面上形成了絕緣層81，81延伸到圍繞發(fā)射極區(qū)41的集電極接觸區(qū)。這樣便獲得了圖5的部分截面圖中示出的布局，設(shè)集電極接觸區(qū)是位于截面的表面之后。
下面層序4，4′的部分，由于仍然保留在側(cè)壁表面的發(fā)射極區(qū)41上，在進(jìn)行正常的氧化物腐蝕之前采用通常的氮化物腐蝕去除，如圖6所示?？紤]到層序4，4′的氧化物層4比二氧化硅層81和8薄，可在氣相中進(jìn)行通常的各向異性腐工藝，它在達(dá)到時停止，這樣，在溝槽3底上的絕緣層8和在發(fā)射極區(qū)41及集電極接觸區(qū)以外的絕緣層81基本上被保留住。
用于除去溝槽3側(cè)壁上和發(fā)射極區(qū)41上的相對薄的層序4，4′，的氮化物腐蝕和氧化物腐蝕工藝之后，在布局的主表面上沉積一層摻雜的多晶硅，此層含有集電極區(qū)的導(dǎo)電類型摻雜劑，這樣有可能制備集電極接觸和/或雙極晶體管的發(fā)射極區(qū)，它是通過腐蝕掩蔽層，最好用光致抗蝕劑在多晶硅層上掩蔽，示例如圖7。由圖8可看到采用了腐蝕掩膜M2，在主表面上確定了用于集電極6和發(fā)射極電極10的接觸區(qū)6′，它重疊了絕緣層81的邊緣部分，和在發(fā)射極區(qū)41外側(cè)的部分。在下面的高溫工藝過程中，從n摻雜的多晶硅層的其余部分向各種區(qū)進(jìn)行擴(kuò)散，即從發(fā)射極電極10的發(fā)射極區(qū)11，在圖7的斜面剖示中沒有示出的集電極接觸區(qū)，從作為主表面上的邊界和帶或條形設(shè)計的集電極接觸區(qū)7′構(gòu)成集電極區(qū)1的邊框的接觸部分6′，從鄰接集電極區(qū)1的部分6側(cè)表面。該集電極接觸區(qū)7′分別與外邊的基極區(qū)部分5′以及P型導(dǎo)電半導(dǎo)體襯底2形成了一個PN(P-n)結(jié)。
由集電極區(qū)1的側(cè)壁接觸導(dǎo)致了空間非常節(jié)省和極低的歐姆接觸。只在主表面上需要一個用于導(dǎo)線引線的接觸表面C，它可被限制為和發(fā)射極接觸表面E和基極接觸表面B一樣小的尺寸。
如參照圖9所說明的，發(fā)射極接觸也可籍助于多晶硅的導(dǎo)體引線12，它被直接設(shè)置在溝槽3底表面上的二氧化硅層8的下面。
根據(jù)圖2，在層序4，4′形成后可將摻雜多晶硅的導(dǎo)體引線12插入到溝槽3，用熱氧化的方法它在表面產(chǎn)生另一層二氧化硅8′，這樣就產(chǎn)生了另一附加的導(dǎo)體引線面(level)使其可與底或框邊連接，或用于連接集電極區(qū)的目的，否則用于使集電極區(qū)彼此間實現(xiàn)電屏蔽。
溝槽或在特定的溝槽3中可采用已知的一種平面擴(kuò)散工藝來填充絕緣材料，這樣在主表面上即形成一平的或平面的用于導(dǎo)體引線的布線表面。
權(quán)利要求
1.集成雙極晶體管的集電極接觸，其一種導(dǎo)電類型的集電極區(qū)是在另一導(dǎo)電類型的片狀半導(dǎo)體硅襯底的一主表面上絕緣，與單塊集成固體電路的其余器件相絕緣，這是通過完全圍繞集電極區(qū)(1)的溝槽3完成的，其特征在于上述集電極區(qū)(1)的集電極接觸(6)設(shè)置在上述溝槽(3)的側(cè)壁上，并包含具有上述集電極區(qū)(1)的導(dǎo)電類型的摻雜劑的一層多晶硅，上述集電極(6)復(fù)蓋了上述集電極區(qū)(1)的導(dǎo)電類型的高摻雜的接觸區(qū)(7′)，上述溝槽(3)的底表面復(fù)蓋了一層二氧化硅(8)，上述溝槽(3)的深度至少等于上述集電極區(qū)(1)的厚度。
2.如權(quán)利要求
(1)中的集電極接觸，其特征在于在上述二氧化硅層(8)的下面直接設(shè)置一摻雜多晶硅的導(dǎo)體引線(12)，依次，設(shè)置另一二氧化硅層(8′)與上述二氧化硅層(8)一起圍繞上述導(dǎo)體引線(12)，存在于上述溝槽(3)的底表面(圖9)。
3.如權(quán)利要求
(1)或(2)中所要求的一種制造集電極接觸的方法，其特征為下述處理步驟(a)在另一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體襯底(2)的主表面上形成導(dǎo)電的單晶硅層，用各向異性腐蝕穿透上述硅層而形成溝槽(3)，上述集電極區(qū)的邊緣部分被暴露出;(b)在半導(dǎo)體襯底(2)主表面的表面部分包括上述溝槽(3)的表面部分用熱生長的氧化物層(4)復(fù)蓋，它包括側(cè)壁二氧化物層(7)和在其上淀積的氮化硅層(4′);(c)下一步進(jìn)行各向異性的氮化物的腐蝕工藝，通過該工藝去除了在上述溝槽(3)的側(cè)表面和底表面上的氮化硅層(4′)的未掩蔽部分;(d)然后進(jìn)行氧化物腐蝕，用于暴露出氧化物層的非掩蔽部分，通過此工藝暴露出上述溝槽(3)的底表面和主表面的未掩蔽部分;(e)之后，將襯底的導(dǎo)電類型離子注入到半導(dǎo)體表面的暴露的部分，在上述溝槽(3)的底表面上，當(dāng)激活時，同時形成了溝道-阻礙區(qū)(9)和雙極晶體管的基極區(qū)(5，5′);(圖4)(f)上述步驟之后，然后進(jìn)行熱氧化，這樣在上述溝槽(3)的底表面且暴露的硅上形成了一絕緣層(8)，其厚度超過側(cè)壁二氧化物層(7)的厚度(圖5);(g)然后進(jìn)行氮化物腐蝕，用腐蝕除去側(cè)壁上較薄的二氧化物層(7)，基本上保留了上述溝槽(3)底上的絕緣層(8)(圖6);(h)之后，淀積含有集電極區(qū)的導(dǎo)電類型的摻雜劑的多晶硅層;(i)然后，經(jīng)過各向異性腐蝕，除去了在上述溝槽(3)的底表面和上述主表面上未掩蔽的區(qū)域中摻雜的多晶硅，這樣在其后的高溫處理過程中形成了集電極接觸，復(fù)蓋了集電極區(qū)的導(dǎo)電型的相鄰的接觸區(qū)(7′)。
4.如權(quán)利要求
3中所述的方法，其特征為下列工藝步驟b′)緊接處理步驟b)，用掩蔽層(M1)將集電極區(qū)(41)掩蔽，這樣以保護(hù)該區(qū)不被腐蝕;c′)而后接處理步驟c)和d)，上述溝槽(3)的底表面以及發(fā)射極區(qū)(41)的周圍和集電極接觸區(qū)(12)的周圍(圖3);d′)去除掩蔽層(M1);e′)之后，在處理步驟e)的過程中，以隨意或任意樣的次序，將襯底導(dǎo)電型的離子一次以初始加速電壓注入，使得包括氧化物層(4)和氮化物層(4′)的層序被穿透，在另一時間，以第二次加速電壓使得上述層序(4，4′)在上述發(fā)射極區(qū)(41)和上述集電極-接觸區(qū)(12)生效;f′)之后，進(jìn)行熱氧化步驟，這樣，在上述溝槽(3)的底表面及發(fā)射極區(qū)(41)的外側(cè)，以及上述集電極接觸區(qū)(12)的外側(cè)(圖5)分別形成了絕緣層(8，81);g′)進(jìn)行處理步驟g)，在此過程中，除了在上述溝槽(3)的底上的絕緣層(8)外，保留了在發(fā)射極區(qū)(41)及集電極接觸區(qū)(12)(圖6)的外邊形成的絕緣層(81);h′)下面在仍然存在的層序(4，4′)去除之后，接處理步驟h)，淀積了上述多晶硅層;i′)處理步驟i)是通過采用腐蝕掩膜(M2)進(jìn)行的，在主表面上確定了集電極(6)的接觸區(qū)(6′)和發(fā)射極電極((10)它重迭了在上述發(fā)射極區(qū)(41)之外形成的絕緣區(qū)(81)，這樣在下面的高溫處理過程中的形成了脫離了與接觸區(qū)(7′)相接的集電極接觸(6，6′)，和與發(fā)射極區(qū)(11)相接的發(fā)射極電極(10)。
專利摘要
本發(fā)明提出了附屬在集電極區(qū)(1)側(cè)面上的集電極接觸(6)，及制造該接觸的方法，在此過程中，產(chǎn)生溝槽(3)，它側(cè)向地限制了集電極區(qū)(1)，溝槽(3)的深度的尺寸至少等于集電極區(qū)(1)的厚度。集電極接觸(6)包括含有集電極區(qū)(1)導(dǎo)電類型摻雜劑的多晶硅，并覆蓋了從相鄰的集電極接觸(6)擴(kuò)散的高摻雜的接觸區(qū)(7′)。
文檔編號H01L29/417GK87107369SQ87107369
公開日1988年6月29日 申請日期1987年12月11日
發(fā)明者洛薩·布洛斯弗爾德, 克里斯托夫·沃爾茨 申請人:德國Itt工業(yè)有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan