專利名稱：BiCMOS工藝中的垂直寄生型PNP三極管及制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體集成電路制造領(lǐng)域，特別是涉及一種BiCMOS工藝中的垂直寄生型PNP三極管，本發(fā)明還涉及該BiCMOS工藝中的垂直寄生型PNP三極管的制造方法。
背景技術(shù)：
在射頻應(yīng)用中，需要越來越高的器件特征頻率。在BiCMOS工藝技術(shù)中，NPN三極管，特別是鍺硅異質(zhì)結(jié)三極管(SiGe HBT)或者鍺硅碳異質(zhì)結(jié)三極管(SiGeC HBT)則是超高頻器件的很好選擇。并且SiGe工藝基本與硅工藝相兼容，因此SiGe HBT已經(jīng)成為超高頻器件的主流之一。在這種背景下，其對輸出器件的要求也相應(yīng)地提高，比如具有不小于15 的電流增益系數(shù)和截止頻率?，F(xiàn)有技術(shù)中輸出器件能采用垂直型寄生PNP三極管，現(xiàn)有BiCMOS工藝中的垂直寄生型PNP三極管的集電極的引出通常先由一形成于淺槽隔離(STI)即淺槽場氧底部的埋層或阱和器件的集電區(qū)相接觸并將集電區(qū)引出到和集電區(qū)相鄰的另一個有源區(qū)中、通過在該另一個有源區(qū)中形成金屬接觸引出集電極。這樣的做法是由其器件的垂直結(jié)構(gòu)特點所決定的。其缺點是器件面積大，集電極的連接電阻大。由于現(xiàn)有技術(shù)中的集電極的引出要通過一和集電區(qū)相鄰的另一個有源區(qū)來實現(xiàn)、且該另一個有源區(qū)和集電區(qū)間需要用STI或者其他場氧來隔離，這樣就大大限制了器件尺寸的進一步縮小。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種BiCMOS工藝中的垂直寄生型PNP三極管， 能用作高速、高增益HBT電路中的輸出器件，為電路提供多一種器件選擇，能在不增加器件面積的情況下減小PNP器件的集電極電阻、提高PNP器件的增益、提高器件的性能；本發(fā)明還提供該BiCMOS工藝中的垂直寄生型PNP三極管的制造方法，無須額外的工藝條件，能夠降低生產(chǎn)成本。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的BiCMOS工藝中的垂直寄生型PNP三極管，形成于硅襯底上，有源區(qū)由淺槽場氧隔離，所述垂直寄生型PNP三極管包括一集電區(qū)，在各所述有源區(qū)中形成有P型離子注入?yún)^(qū)，各所述有源區(qū)的P型離子注入?yún)^(qū)深度大于或等于所述淺槽場氧的底部深度并且相互連接，所述集電區(qū)由形成于第一有源區(qū)中的一P型離子注入?yún)^(qū)組成。—贗埋層，由形成于所述集電區(qū)兩側(cè)的所述淺槽場氧底部的P型離子注入?yún)^(qū)組成，所述贗埋層橫向延伸進入所述第一有源區(qū)并和所述集電區(qū)形成接觸；所述贗埋層還橫向延伸進入第二有源區(qū)和第三有源區(qū)中并和所述第二有源區(qū)和第三有源區(qū)中的P型離子注入?yún)^(qū)形成接觸，所述第二有源區(qū)和第三有源區(qū)為位于所述第一有源區(qū)兩側(cè)并和所述第一有源區(qū)隔離有所述淺槽場氧的所述有源區(qū)；通過在所述第二有源區(qū)和第三有源區(qū)頂部形成金屬接觸引出集電極。一基區(qū)，由形成于所述集電區(qū)上部并和所述集電區(qū)相接觸的一 N型離子注入?yún)^(qū)組成。一發(fā)射區(qū)，由形成于所述基區(qū)上方的一 P型離子注入層和一 P型多晶硅組成，直接通過一金屬接觸引出所述發(fā)射極。一 N型多晶硅，所述N型多晶硅形成于所述基區(qū)上部并和所述基區(qū)相接觸，通過在所述N型多晶硅上做金屬接觸引出基極。進一步改進是，各所述有源區(qū)的P型離子注入的注入雜質(zhì)為硼，分兩步注入實現(xiàn) 第一步注入劑量為IellcnT2 kl3cnT2、注入能量為IOOkeV 300keV ；第二步注入劑量為 5elIcnT2 lel3cm_2、注入能量為 30keV IOOkeV。進一步改進是，所述贗埋層是在淺溝槽形成后、淺槽場氧填入前通過P型離子注入并進行退火推進形成，所述贗埋層的P型離子注入的工藝條件為注入劑量為lel4cm 2 lel6Cm_2、能量為小于15keV、注入雜質(zhì)為硼或二氟化硼。進一步改進是，所述贗埋層的退火溫度為900°C 1000°C。進一步改進是，所述基區(qū)是在淺溝槽形成后、淺槽場氧填入前通過N型離子注入形成，所述基區(qū)的N型離子注入要穿過所述有源區(qū)上的氮化硅硬質(zhì)掩模，所述基區(qū)的N 型離子注入的工藝條件為注入雜質(zhì)為磷或者砷、能量條件為IOOKev 300Kev、劑量為 lel2cnT2 lel4cnT2。進一步改進是，所述氮化硅硬質(zhì)掩模的厚度為300埃 800埃。進一步改進是，所述N型多晶硅采用離子注入工藝進行摻雜，摻雜工藝條件為注入劑量為IeHcm 2 lel6cnT2、能量為150keV 200keV、注入雜質(zhì)為砷或磷。進一步改進是，所述發(fā)射區(qū)的所述P型多晶硅是在多晶硅中進行P型離子注入形成，所述P型離子注入層通過對所述P型多晶硅進行退火推進使所述P型多晶硅中的P型離子推進到所述基區(qū)中形成；所述P型多晶硅的P型離子注入工藝條件為注入劑量為大于le15cm_2、注入能量為3keV 15keV、注入雜質(zhì)為硼或二氟化硼，所述P型多晶硅的退火推進的溫度為950°C 1050°C、時間為5秒 20秒。進一步改進是，所述P型多晶硅和所述N型多晶硅通過第一介質(zhì)層隔離，所述第一介質(zhì)層為氧化硅、氮化硅、氧化硅加氮化硅或氮氧化硅加氮化硅。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的BiCMOS工藝中的垂直寄生型PNP三極管的制造方法，包括如下步驟步驟一、采用刻蝕工藝在硅襯底上形成有源區(qū)和淺溝槽。步驟二、在第一有源區(qū)進行N型離子注入形成基區(qū)；所述基區(qū)的深度小于所述淺溝槽的底部深度。步驟三、在所述淺溝槽底部進行P型離子注入形成贗埋層。步驟四、進行退火工藝，所述贗埋層橫向和縱向擴散進入所述第一有源區(qū)、第二有源區(qū)和第三有源區(qū)中，所述第二有源區(qū)和第三有源區(qū)為位于所述第一有源區(qū)兩側(cè)并和所述第一有源區(qū)隔離有所述淺溝槽的所述有源區(qū)。步驟五、在所述淺溝槽中填入氧化硅形成淺槽場氧。步驟六、在各所述有源區(qū)中進行P型離子注入形成各所述有源區(qū)的P型離子注入?yún)^(qū)，各所述有源區(qū)的P型離子注入?yún)^(qū)的深度大于或等于所述淺槽場氧的底部深度并和所述贗埋層形成接觸，所述第一有源區(qū)的P型離子注入?yún)^(qū)組成集電區(qū)。
步驟七、在所述硅襯底上形成第一介質(zhì)層，刻蝕所述第一介質(zhì)層并在所述基區(qū)上方形成發(fā)射區(qū)窗口和基區(qū)引出區(qū)域；所述發(fā)射區(qū)窗口小于所述有源區(qū)大小，所述基區(qū)引出區(qū)域處于所述發(fā)射區(qū)窗口兩側(cè)并通過所述第一介質(zhì)層和所述發(fā)射區(qū)窗口隔離。步驟八、在所述硅襯底上形成一多晶硅，并刻蝕所述多晶硅形成互相隔離的第一多晶硅和第二多晶硅，所述第一多晶硅形成于所述發(fā)射區(qū)窗口上、所述第二多晶硅形成于所述基區(qū)引出區(qū)域上。步驟九、對所述第一多晶硅進行P型離子注入形成P型多晶硅，對所述第二多晶硅進行N型離子注入形成N型多晶硅。步驟十、對所述硅襯底進行退火推進，退火時所述P型多晶硅的P型離子推進到所述基區(qū)中形成P型離子注入層，由所述P型多晶硅和所述P型離子注入層組成發(fā)射區(qū)。步驟十一、在所述第二有源區(qū)和第三有源區(qū)頂部形成金屬接觸引出集電極；在所述N型多晶硅的頂部形成金屬接觸引出基極；在所述P型多晶硅的頂部形成金屬接觸引出發(fā)射極。進一步改進是，步驟一中的刻蝕工藝采用氮化硅硬質(zhì)掩模，所述氮化硅硬質(zhì)掩模形成于所述硅襯底的所述有源區(qū)表面上，步驟二中的所述基區(qū)的N型離子注入是穿過所述氮化硅硬質(zhì)掩模注入到所述有源區(qū)中，所述基區(qū)的N型離子注入的工藝條件為注入雜質(zhì)為磷或者砷、能量條件為IOOKev 300Kev、劑量為lel2cnT2 lel4cnT2。進一步改進是，步驟三中所述贗埋層的P型離子注入的工藝條件為注入劑量為 IeHcm2 lel6cm_2、能量為小于15keV、注入雜質(zhì)為硼或二氟化硼。進一步改進是，步驟四中的退火的工藝條件為溫度為900°C 1100°C，時間為10 分鐘 100分鐘。進一步改進是，步驟六中各所述有源區(qū)的P型離子注入的注入雜質(zhì)為硼，分兩步注入實現(xiàn)第一步注入劑量為IellcnT2 5el3cnT2、注入能量為IOOkeV 300keV ；第二步注入劑量為5elIcnT2 lel3cm_2、注入能量為30keV lOOkeV。進一步改進是，步驟七中所述第一介質(zhì)層為氧化硅、氮化硅、氧化硅加氮化硅或氮氧化硅加氮化硅。進一步改進是，步驟九中所述P型多晶硅的P型離子注入工藝條件為注入劑量為大于lel5Cm_2、注入能量為3keV 15keV、注入雜質(zhì)為硼或二氟化硼，步驟十中的退火推進的溫度為950°C 1050°C、時間為5秒 20秒。進一步改進是，步驟九中所述N型多晶硅的N型離子注入的工藝條件為注入劑量為IeHcm 2 lel6cnT2、能量為150keV 200keV、注入雜質(zhì)為砷或磷。本發(fā)明的BiCMOS工藝中的垂直寄生型PNP三極管，具有較大的電流放大系數(shù)和較好的頻率特性，能用作高速、高增益HBT電路中的輸出器件，為電路提供多一種器件選擇； 本發(fā)明器件通過采用先進的重摻雜P型贗埋層在所述集電區(qū)和集電區(qū)的引出端實現(xiàn)連接并引出集電極，能在不增加器件的面積的情況下有效的減少器件的集電極的電阻、能提高器件的頻率特性；本發(fā)明器件通過采用多晶硅發(fā)射極，能夠使器件的基極電流減小、而集電極電流不變，從而能夠提高PNP器件的電流增益。本發(fā)明的制造方法采用現(xiàn)有BiCMOS工藝條件，能降低生產(chǎn)成本。


下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細的說明圖1是本發(fā)明實施例BiCMOS工藝中的垂直寄生型PNP三極管的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2A-圖2G是本發(fā)明實施例的BiCMOS工藝中的垂直寄生型PNP三極管在制造過程中的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3A是TCAD模擬的本發(fā)明實施例的BiCMOS工藝中的垂直寄生型PNP三極管的輸入特性曲線；圖;3B是TCAD模擬的本發(fā)明實施例的BiCMOS工藝中的垂直寄生型PNP三極管的增益曲線；圖3C是本發(fā)明采用多晶硅接觸的發(fā)射極和現(xiàn)有的采用金屬接觸的發(fā)射極的發(fā)射結(jié)處的載流子濃度曲線比較圖。
具體實施例方式如圖1所示，是本發(fā)明實施例BiCMOS工藝中的垂直寄生型PNP三極管的結(jié)構(gòu)示意圖，本發(fā)明實施例BiCMOS工藝中的垂直寄生型PNP三極管，形成于P型硅襯底1上并在所述P型硅襯底1上形成有N型深阱2，有源區(qū)由淺槽場氧3隔離即為淺溝槽隔離(STI)，所述垂直寄生型PNP三極管包括—集電區(qū)，在各所述有源區(qū)中形成有P型離子注入?yún)^(qū)7，各所述有源區(qū)的P型離子注入?yún)^(qū)7深度大于或等于所述淺槽場氧3的底部深度并且相互連接，所述集電區(qū)由形成于第一有源區(qū)中的一P型離子注入?yún)^(qū)7組成。各所述有源區(qū)的P型離子注入的注入雜質(zhì)為硼， 分兩步注入實現(xiàn)第一步注入劑量為IellcnT2 5el3cnT2、注入能量為IOOkeV 300keV ； 第二步注入劑量為5elIcnT2 lel3cm_2、注入能量為30keV lOOkeV。一贗埋層6，由形成于所述集電區(qū)兩側(cè)的所述淺槽場氧3底部的P型離子注入?yún)^(qū)組成，所述贗埋層6橫向延伸進入所述第一有源區(qū)并和所述集電區(qū)形成接觸；所述贗埋層 6還橫向延伸進入第二有源區(qū)和第三有源區(qū)中并和所述第二有源區(qū)和第三有源區(qū)中的P型離子注入?yún)^(qū)7形成接觸，所述第二有源區(qū)和第三有源區(qū)為位于所述第一有源區(qū)兩側(cè)并和所述第一有源區(qū)隔離有所述淺槽場氧3的所述有源區(qū)；通過在所述第二有源區(qū)和第三有源區(qū)頂部形成金屬接觸14引出集電極。所述贗埋層6是在淺溝槽形成后、淺槽場氧3填入前通過P型離子注入并進行退火推進形成，所述贗埋層6的P型離子注入的工藝條件為注入劑量為IeHcm 2 lel6Cm_2、能量為小于15keV、注入雜質(zhì)為硼或二氟化硼。所述贗埋層6的退火溫度為900°C 1000°C。一基區(qū)5，由形成于所述集電區(qū)上部并和所述集電區(qū)相接觸的一 N型離子注入?yún)^(qū)組成。所述基區(qū)5是在淺溝槽形成后、淺槽場氧3填入前通過N型離子注入形成，所述基區(qū)5的N型離子注入要穿過所述有源區(qū)上的氮化硅硬質(zhì)掩模，所述基區(qū)5的N型離子注入的工藝條件為注入雜質(zhì)為磷或者砷、能量條件為IOOKev 300Kev、劑量為le12cnT2 IeHcm 2。所述氮化硅硬質(zhì)掩模的厚度為300埃 800埃。一發(fā)射區(qū)，由形成于所述基區(qū)5上方的一 P型離子注入層12和一 P型多晶硅11組成，直接通過一金屬接觸14引出所述發(fā)射極。所述發(fā)射區(qū)的所述P型多晶硅11是在多晶硅中進行P型離子注入形成，所述P型離子注入層12通過對所述P型多晶硅11進行退火推進使所述P型多晶硅11中的P型離子推進到所述基區(qū)5中形成；所述P型多晶硅11的 P型離子注入工藝條件為注入劑量為大于lel5cm_2、注入能量為3keV 15keV、注入雜質(zhì)為硼或二氟化硼，所述P型多晶硅11的退火推進的溫度為950°C 1050°C、時間為5秒 20秒，所述P型多晶硅11的退火推進的具體值和CMOS管的源漏注入的退火條件相同。一 N型多晶硅10，所述N型多晶硅10形成于所述基區(qū)5上部并和所述基區(qū)5相接觸，通過在所述N型多晶硅10上做金屬接觸14引出基極。所述N型多晶硅10采用離子注入工藝進行摻雜，摻雜工藝條件為注入劑量為IeHcm2 le16cnT2、能量為150keV 200keV、注入雜質(zhì)為砷或磷。所述P型多晶硅11和所述N型多晶硅10通過第一介質(zhì)層隔離，所述第一介質(zhì)層為氧化硅、氮化硅、氧化硅加氮化硅或氮氧化硅加氮化硅。在所述N型多晶硅10、所述P型多晶硅11上形成有硅化物13，最后通過金屬連線15實現(xiàn)器件的互連。如圖2A-圖2G所示，為本發(fā)明實施例的BiCMOS工藝中的垂直寄生型PNP三極管在制造過程中的結(jié)構(gòu)示意圖，本發(fā)明實施例的BiCMOS工藝中的垂直寄生型PNP三極管的制造方法包括如下工藝步驟步驟一、如圖2A所示，采用刻蝕工藝在硅襯底1上形成有源區(qū)和淺溝槽3A，并進行 N型離子注入形成N型深阱2?？涛g工藝采用氮化硅硬質(zhì)掩模4，所述氮化硅硬質(zhì)掩模4的形成方法為首先在所述硅襯底1上生長一氮化硅層、再通過光刻刻蝕工藝將要形成所述淺溝槽3A的區(qū)域的所述氮化硅層去除、使所述氮化硅硬質(zhì)掩模4只覆蓋于所述硅襯底1的各所述有源區(qū)表面上。其中所述氮化硅硬質(zhì)掩模4的厚度為300埃 800埃。步驟二、如圖2B所示，在第一有源區(qū)進行N型離子注入形成基區(qū)5 ；所述基區(qū)5的深度小于所述淺溝槽3A的底部深度。所述基區(qū)5的N型離子注入是穿過所述氮化硅硬質(zhì)掩模4注入到所述有源區(qū)中，所述基區(qū)5的N型離子注入的工藝條件為注入雜質(zhì)為磷或者砷、能量條件為IOOKev 300Kev、劑量為lel2cnT2 lel4cnT2。步驟三、如圖2C所示，在所述淺溝槽3A底部進行P型離子注入形成贗埋層6。所述贗埋層6的P型離子注入的工藝條件為注入劑量為161如!11_2 1616(^_2、能量為小于 15keV、注入雜質(zhì)為硼或二氟化硼。步驟四、如圖2D所示，進行退火工藝，所述贗埋層6橫向和縱向擴散進入所述第一有源區(qū)、第二有源區(qū)和第三有源區(qū)中，所述第二有源區(qū)和第三有源區(qū)為位于所述第一有源區(qū)兩側(cè)并和所述第一有源區(qū)隔離有所述淺溝槽3A的所述有源區(qū)。退火的工藝條件為溫度為9001100°C，時間為10分鐘 100分鐘。步驟五、如圖2E所示，去除所述氮化硅硬質(zhì)掩模4并在所述淺溝槽3A中填入氧化硅形成淺槽場氧3。步驟六、如圖2E所示，在各所述有源區(qū)中進行P型離子注入形成各所述有源區(qū)的 P型離子注入?yún)^(qū)7，各所述有源區(qū)的P型離子注入?yún)^(qū)7的深度大于或等于所述淺槽場氧3的底部深度并和所述贗埋層6形成接觸，所述第一有源區(qū)的P型離子注入?yún)^(qū)7組成集電區(qū)。 各所述有源區(qū)的P型離子注入采用現(xiàn)有的CMOSP阱注入工藝，注入雜質(zhì)為硼，分兩步注入實現(xiàn)第一步注入劑量為IellcnT2 5el3cnT2、注入能量為IOOkeV 300keV ；第二步注入劑量為 5elIcnT2 lel3cm_2、注入能量為 30keV IOOkeV。步驟七、如圖2F所示，在所述硅襯底1上形成第一介質(zhì)層8，刻蝕所述第一介質(zhì)層 8并在所述基區(qū)5上方形成發(fā)射區(qū)窗口和基區(qū)引出區(qū)域；所述發(fā)射區(qū)窗口小于所述有源區(qū)大小，所述基區(qū)引出區(qū)域處于所述發(fā)射區(qū)窗口兩側(cè)并通過所述第一介質(zhì)層8和所述發(fā)射區(qū)窗口隔離。所述第一介質(zhì)層8為氧化硅、氮化硅、氧化硅加氮化硅或氮氧化硅加氮化硅。步驟八、如圖2F所示，在所述硅襯底1上形成一多晶硅9。如圖2G所示，刻蝕所述多晶硅9形成互相隔離的第一多晶硅和第二多晶硅，所述第一多晶硅形成于所述發(fā)射區(qū)窗口上、所述第二多晶硅形成于所述基區(qū)引出區(qū)域上。步驟九、如圖2G所示，對所述第一多晶硅進行P型離子注入形成P型多晶硅11，對所述第二多晶硅進行N型離子注入形成N型多晶硅10。所述P型多晶硅11的P型離子注入工藝條件為注入劑量為大于lel5cm_2、注入能量為3keV 15keV、注入雜質(zhì)為硼或二氟化硼。所述N型多晶硅10的N型離子注入的工藝條件為注入劑量為IeHcm 2 le16cm_2、 能量為150keV 200keV、注入雜質(zhì)為砷或磷。步驟十、如圖2G所示，對所述硅襯底1進行退火推進，退火推進的溫度為950°C 1050°C、時間為5秒 20秒，所述退火推進的具體值和CMOS管的源漏注入的退火條件相同，退火時所述P型多晶硅11的P型離子推進到所述基區(qū)5中形成P型離子注入層12，由所述P型多晶硅11和所述P型離子注入層12組成發(fā)射區(qū)。步驟十一、如圖1所示，在所述第二有源區(qū)和第三有源區(qū)頂部形成金屬接觸14引出集電極；在所述N型多晶硅10的頂部形成金屬接觸14引出基極；在所述P型多晶硅11 的頂部形成金屬接觸14引出發(fā)射極。其中，在所述N型多晶硅10、所述P型多晶硅11上還形成有硅化物13，最后通過金屬連線15實現(xiàn)器件的互連。在形成所述集電極的金屬接觸前還包括在所述第二有源區(qū)和第三有源區(qū)中形成P型重摻雜區(qū)的步驟，所述P型重摻雜區(qū)的摻雜濃度滿足和所述集電極的金屬接觸形成歐姆接觸的要求。如圖3A和;3B所示，分別為TCAD模擬的本發(fā)明實施例的BiCMOS工藝中的垂直寄生型PNP三極管的輸入特性曲線和增益曲線。從中可以看出，由于采用了先進的重摻雜P 型贗埋層來引出集電極，能在不增加器件的面積的情況下，有效地減少集電極的電阻，從而有助與提高器件的頻率特性。另外，多晶硅發(fā)射極使PNP管的增益提高；而其他特性，比如輸入特性卻不會受影響。相對于現(xiàn)有的單晶硅發(fā)射極，多晶硅發(fā)射極可以使基極電流減小，而集電極電流不變，從而可以使PNP的電流增益得到提高。如圖3C所示，是本發(fā)明采用多晶硅接觸的發(fā)射極和現(xiàn)有的采用金屬接觸的發(fā)射極的發(fā)射結(jié)處的載流子濃度曲線比較圖，其中所述發(fā)射結(jié)出的載流子為少數(shù)載流子，在本實施例中少數(shù)載流子為電子?？梢钥闯觯瑯拥陌l(fā)射結(jié)寬度，采用金屬接觸(點劃線)的電子濃度(在發(fā)射結(jié)內(nèi)為少子)梯度較大，而采用多晶硅接觸(實線)的電子濃度梯度較小。即采用多晶硅接觸的發(fā)射極流向基極的電流小于采用金屬接觸的發(fā)射極流向基極的電流。即采用多晶硅接觸的發(fā)射極具有較大的電流增益。以上通過具體實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，但這些并非構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在不脫離本發(fā)明原理的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員還可做出許多變形和改進，這些也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種BiCMOS工藝中的垂直寄生型PNP三極管，形成于硅襯底上，有源區(qū)由淺槽場氧隔離，其特征在于，所述垂直寄生型PNP三極管包括一集電區(qū)，在各所述有源區(qū)中形成有P型離子注入?yún)^(qū)，各所述有源區(qū)的P型離子注入?yún)^(qū)深度大于或等于所述淺槽場氧的底部深度并且相互連接，所述集電區(qū)由形成于第一有源區(qū)中的一P型離子注入?yún)^(qū)組成；一贗埋層，由形成于所述集電區(qū)兩側(cè)的所述淺槽場氧底部的P型離子注入?yún)^(qū)組成，所述贗埋層橫向延伸進入所述第一有源區(qū)并和所述集電區(qū)形成接觸；所述贗埋層還橫向延伸進入第二有源區(qū)和第三有源區(qū)中并和所述第二有源區(qū)和第三有源區(qū)中的P型離子注入?yún)^(qū)形成接觸，所述第二有源區(qū)和第三有源區(qū)為位于所述第一有源區(qū)兩側(cè)并和所述第一有源區(qū)隔離有所述淺槽場氧的所述有源區(qū)；通過在所述第二有源區(qū)和第三有源區(qū)頂部形成金屬接觸引出集電極；一基區(qū)，由形成于所述集電區(qū)上部并和所述集電區(qū)相接觸的一 N型離子注入?yún)^(qū)組成；一發(fā)射區(qū)，由形成于所述基區(qū)上方的一 P型離子注入層和一P型多晶硅組成，直接通過一金屬接觸引出所述發(fā)射極；一 N型多晶硅，所述N型多晶硅形成于所述基區(qū)上部并和所述基區(qū)相接觸，通過在所述 N型多晶硅上做金屬接觸引出基極。
2.如權(quán)利要求1所述的BiCMOS工藝中的垂直寄生型PNP三極管，其特征在于各所述有源區(qū)的P型離子注入的注入雜質(zhì)為硼，分兩步注入實現(xiàn)第一步注入劑量為lellcnT2 5el3cnT2、注入能量為IOOkeV 300keV ；第二步注入劑量為MllcnT2 lel3cnT2、注入能量為 30keV IOOkeV0
3.如權(quán)利要求1所述的BiCMOS工藝中的垂直寄生型PNP三極管，其特征在于所述贗埋層是在淺溝槽形成后、淺槽場氧填入前通過P型離子注入并進行退火推進形成，所述贗埋層的P型離子注入的工藝條件為注入劑量為IeHcnT2 lel6Cm_2、能量為小于15keV、 注入雜質(zhì)為硼或二氟化硼。
4.如權(quán)利要求3所述的BiCMOS工藝中的垂直寄生型PNP三極管，其特征在于所述贗埋層的退火溫度為900°C 1000°C。
5.如權(quán)利要求1所述的BiCMOS工藝中的垂直寄生型PNP三極管，其特征在于所述基區(qū)是在淺溝槽形成后、淺槽場氧填入前通過N型離子注入形成，所述基區(qū)的N型離子注入要穿過所述有源區(qū)上的氮化硅硬質(zhì)掩模，所述基區(qū)的N型離子注入的工藝條件為注入雜質(zhì)為磷或者砷、能量條件為IOOKev 300Kev、劑量為lel2cnT2 lel4cnT2。
6.如權(quán)利要求5所述的BiCMOS工藝中的垂直寄生型PNP三極管，其特征在于所述氮化硅硬質(zhì)掩模的厚度為300埃 800埃。
7.如權(quán)利要求1所述的BiCMOS工藝中的垂直寄生型PNP三極管，其特征在于所述N 型多晶硅采用離子注入工藝進行摻雜，摻雜工藝條件為注入劑量為IeHcnT2 lel6Cm_2、 能量為150keV 200keV、注入雜質(zhì)為砷或磷。
8.如權(quán)利要求1所述的BiCMOS工藝中的垂直寄生型PNP三極管，其特征在于所述發(fā)射區(qū)的所述P型多晶硅是在多晶硅中進行P型離子注入形成，所述P型離子注入層通過對所述P型多晶硅進行退火推進使所述P型多晶硅中的P型離子推進到所述基區(qū)中形成；所述P型多晶硅的P型離子注入工藝條件為注入劑量為大于lel5Cm_2、注入能量為3keV 15keV、注入雜質(zhì)為硼或二氟化硼，所述P型多晶硅的退火推進的溫度為950°C 1050°C、時間為5秒 20秒。
9.如權(quán)利要求1所述的BiCMOS工藝中的垂直寄生型PNP三極管，其特征在于所述P 型多晶硅和所述N型多晶硅通過第一介質(zhì)層隔離，所述第一介質(zhì)層為氧化硅、氮化硅、氧化硅加氮化硅或氮氧化硅加氮化硅。
10.一種BiCMOS工藝中的垂直寄生型PNP三極管的制造方法，其特征在于，包括如下步驟步驟一、采用刻蝕工藝在硅襯底上形成有源區(qū)和淺溝槽；步驟二、在第一有源區(qū)進行N型離子注入形成基區(qū)；所述基區(qū)的深度小于所述淺溝槽的底部深度；步驟三、在所述淺溝槽底部進行P型離子注入形成贗埋層；步驟四、進行退火工藝，所述贗埋層橫向和縱向擴散進入所述第一有源區(qū)、第二有源區(qū)和第三有源區(qū)中，所述第二有源區(qū)和第三有源區(qū)為位于所述第一有源區(qū)兩側(cè)并和所述第一有源區(qū)隔離有所述淺溝槽的所述有源區(qū)；步驟五、在所述淺溝槽中填入氧化硅形成淺槽場氧；步驟六、在各所述有源區(qū)中進行P型離子注入形成各所述有源區(qū)的P型離子注入?yún)^(qū)，各所述有源區(qū)的P型離子注入?yún)^(qū)的深度大于或等于所述淺槽場氧的底部深度并和所述贗埋層形成接觸，所述第一有源區(qū)的P型離子注入?yún)^(qū)組成集電區(qū)；步驟七、在所述硅襯底上形成第一介質(zhì)層，刻蝕所述第一介質(zhì)層并在所述基區(qū)上方形成發(fā)射區(qū)窗口和基區(qū)引出區(qū)域；所述發(fā)射區(qū)窗口小于所述有源區(qū)大小，所述基區(qū)引出區(qū)域處于所述發(fā)射區(qū)窗口兩側(cè)并通過所述第一介質(zhì)層和所述發(fā)射區(qū)窗口隔離；步驟八、在所述硅襯底上形成一多晶硅，并刻蝕所述多晶硅形成互相隔離的第一多晶硅和第二多晶硅，所述第一多晶硅形成于所述發(fā)射區(qū)窗口上、所述第二多晶硅形成于所述基區(qū)引出區(qū)域上；步驟九、對所述第一多晶硅進行P型離子注入形成P型多晶硅，對所述第二多晶硅進行 N型離子注入形成N型多晶硅；步驟十、對所述硅襯底進行退火推進，退火時所述P型多晶硅的P型離子推進到所述基區(qū)中形成P型離子注入層，由所述P型多晶硅和所述P型離子注入層組成發(fā)射區(qū)；步驟十一、在所述第二有源區(qū)和第三有源區(qū)頂部形成金屬接觸引出集電極；在所述N 型多晶硅的頂部形成金屬接觸引出基極；在所述P型多晶硅的頂部形成金屬接觸引出發(fā)射極。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于步驟一中的刻蝕工藝采用氮化硅硬質(zhì)掩模，所述氮化硅硬質(zhì)掩模形成于所述硅襯底的所述有源區(qū)表面上，步驟二中的所述基區(qū)的N型離子注入是穿過所述氮化硅硬質(zhì)掩模注入到所述有源區(qū)中，所述基區(qū)的N型離子注入的工藝條件為注入雜質(zhì)為磷或者砷、能量條件為IOOKev 300Kev、劑量為le12cnT2 IeHcnT20
12.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于步驟三中所述贗埋層的P型離子注入的工藝條件為注入劑量為IeHcm 2 lel6Cm_2、能量為小于15keV、注入雜質(zhì)為硼或二氟化硼。
13.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于步驟四中的退火的工藝條件為溫度為 9001100°C，時間為10分鐘 100分鐘。
14.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于步驟六中各所述有源區(qū)的P型離子注入的注入雜質(zhì)為硼，分兩步注入實現(xiàn)第一步注入劑量為lellcnT2 5el3Cm_2、注入能量為 IOOkeV 300keV ；第二步注入劑量為5elIcnT2 lel3cnT2、注入能量為30keV lOOkeV。
15.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于步驟七中所述第一介質(zhì)層為氧化硅、氮化硅、氧化硅加氮化硅或氮氧化硅加氮化硅。
16.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于步驟九中所述P型多晶硅的P型離子注入工藝條件為注入劑量為大于lel5cm_2、注入能量為3keV 15keV、注入雜質(zhì)為硼或二氟化硼，步驟十中的退火推進的溫度為950°C 1050°C、時間為5秒 20秒。
17.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于步驟九中所述N型多晶硅的N型離子注入的工藝條件為注入劑量為IeHcm 2 lel6cnT2、能量為150keV 200keV、注入雜質(zhì)為石申或磷。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種BiCMOS工藝中的垂直寄生型PNP三極管，集電區(qū)形成于第一有源區(qū)中，贗埋層形成于淺槽場氧底部并橫向延伸進入第一有源區(qū)并和集電區(qū)形成接觸，通過贗埋層實現(xiàn)集電區(qū)和其相鄰有源區(qū)相連接，通過在相鄰有源區(qū)的頂部形成金屬接觸引出集電極。N型多晶硅形成于基區(qū)上部并引出基極。發(fā)射區(qū)由形成于基區(qū)上方的P型離子注入層和P型多晶硅組成。本發(fā)明還公開了一種BiCMOS工藝中的垂直寄生型PNP三極管的制造方法。本發(fā)明能用作高速、高增益BiCMOS電路中的輸出器件，為電路提供多一種器件選擇，能減小PNP管的集電極電阻、提高器件的頻率性能、多晶硅發(fā)射極還能提高器件的增益，還能夠降低生產(chǎn)成本。
文檔編號H01L29/06GK102569371SQ20101058912
公開日2012年7月11日 申請日期2010年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月15日
發(fā)明者劉冬華, 周正良, 董金珠, 錢文生 申請人:上海華虹Nec電子有限公司