一种多晶硅发射极晶体管及其制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体器件技术领域，尤指一种多晶硅发射极晶体管及其制作方法。
【背景技术】
[0002]双极型晶体管是构成现代大规模集成电路的常用器件结构之一，由于双极型晶体管具有操作速度快、饱和压降小、电流密度大、和生成成本低的优点，因此适于制造模拟电路。
[0003]双极型晶体管主要由发射区、基区和集电区构成。按照导电类型，双极型晶体管可以分为NPN晶体管和PNP晶体管。其中，在NPN晶体管中，发射区和集电区的材料为N型半导体，基区的材料为P型半导体；而在PNP晶体管中，发射区和集电区的材料为P型半导体，基区的材料为N型半导体。
[0004]目前，现有的NPN晶体管的结构如图1所示，包括N型集电区01，位于N型集电区01表层之中的P型基区02，位于P型基区02上的薄氧化层03，贯穿薄氧化层03的过孔即发射区窗口 04，位于发射区窗口 04区域且上端宽度大于发射区窗口 04的宽度的N型多晶石圭发射极05,位于N型多晶娃发射极05下方的P型基区02表层之中的N型扩散区06,以及位于P型基区02和薄氧化层03两侧的厚氧化层07。其中，该N型扩散区06和该N型多晶硅发射极05共同构成NPN晶体管的发射区。
[0005]上述结构的NPN晶体管的制作方法如下:在N型集电区01的有源区的表层之中形成P型基区02，在场区形成厚氧化层07 ;在P型基区02上形成薄氧化层03，如图2a所示；通过光刻、刻蚀工艺在该薄氧化层03中形成发射区窗口 04，该发射区窗口 04为贯穿该薄氧化层03的过孔，如图2b所示；在发射区窗口 04中、薄氧化层03的表面和厚氧化层07的表面上沉积未掺杂的多晶娃层08,如图2c所TK ;米用离子注入工艺对未掺杂的多晶娃层08进行掺杂形成N型多晶硅层09，如图2d所示；对N型多晶硅层09进行快速热处理，使发射区窗口 04中的N型多晶硅层09中的掺杂元素扩散至P型基区02的表层之中，形成N型扩散区06，如图2e所示；然后采用光刻、刻蚀工艺对N型多晶硅层09进行处理，去除部分覆盖薄氧化层03表面和厚氧化层07表面的N型多晶硅层，形成N型多晶硅发射极05，如图1所示。
[0006]在上述制作方法中，在形成N型多晶硅发射极时，如果直接对经过快速热处理后的N型多晶硅层进行刻蚀，刻蚀工艺的均匀性较差，在工艺上很难稳定控制保留在发射区窗口中的多晶硅的保留量。因此在上述制作方法中，必须采用光刻、刻蚀工艺形成N型多晶硅发射极，而采用光刻工艺形成N型多晶硅发射极不仅生产成本较高，并且由于光刻工艺存在对准偏差的问题，因此在采用光刻、刻蚀工艺对N型多晶硅层进行处理时，为了保证在光刻工艺出现对准偏差的情况下，N型多晶硅发射极仍然能完全覆盖发射区窗口，如图1所示，N型多晶硅发射极05的宽度比发射区窗口 04的宽度要大一些，从而导致芯片面积较大，进而导致生产成本进一步升高。
【发明内容】
[0007]本发明实施例提供一种多晶硅发射极晶体管及其制作方法，用以降低多晶硅发射极晶体管的生产成本。
[0008]本发明实施例提供的一种多晶硅发射极晶体管的制作方法，在衬底上依次形成N型集电区、厚氧化层、P型基区和薄氧化层，在形成所述薄氧化层之后，还包括:
[0009]采用光刻、刻蚀工艺在所述薄氧化层中形成发射区窗口，暴露出位于发射区窗口区域的P型基区；
[0010]形成填充所述发射区窗口以及覆盖所述薄氧化层表面和所述厚氧化层表面的未掺杂的多晶娃层；
[0011]对所述未掺杂的多晶硅层进行刻蚀处理，去除所述发射区窗口区域之外的区域的未掺杂的多晶娃层，保留所述发射区窗口中的未掺杂的多晶娃层；
[0012]对所述发射区窗口中的未掺杂的多晶硅层进行掺杂，形成N型多晶硅发射极；
[0013]对形成有所述N型多晶硅发射极的衬底进行第一热处理，使所述N型多晶硅发射极中的掺杂元素扩散至暴露出的所述P型基区的表层之中，形成N型扩散区。
[0014]本发明实施例提供的上述多晶硅发射极晶体管的制作方法，由于在形成填充发射区窗口以及覆盖薄氧化层表面和厚氧化层表面的多晶硅层之后，直接采用刻蚀工艺来去除发射区窗口区域之外的区域的多晶硅层，因此与现有方法相比，不需要对多晶硅层进行光刻处理，从而节省了生产成本。并且，直接采用刻蚀工艺所形成的多晶硅发射极仅是发射区窗口中的多晶硅层，即多晶硅发射极的宽度等于发射区窗口的宽度，这与现有方法相比，由于不需要对多晶硅层进行光刻处理，因此不存在现有方法中的将多晶硅发射极的宽度设计为大于发射区窗口的宽度，从而可以减小芯片面积，进一步降低多晶硅发射极晶体管的生产成本。
[0015]较佳地，为了便于实施，在本发明实施例提供的上述制作方法中，对所述未掺杂的多晶硅层进行刻蚀处理，具体包括:
[0016]采用干法刻蚀工艺对所述未掺杂的多晶硅层进行刻蚀，直至所述薄氧化层表面上的未掺杂的多晶娃层和所述厚氧化层表面上的未掺杂的多晶娃层被完全刻蚀掉。
[0017]较佳地，为了便于实施，在本发明实施例提供的上述制作方法中，在形成所述N型扩散区之后，还包括:
[0018]对形成有所述N型扩散区的衬底进行第二热处理。
[0019]较佳地，为了便于实施，在本发明实施例提供的上述制作方法中，对形成有所述N型扩散区的衬底进行第二热处理，具体包括:
[0020]在温度为350°C?700°C的条件下，对形成有所述N型扩散区的衬底进行第二热处理 30min ?300min。
[0021]较佳地，为了便于实施，在本发明实施例提供的上述制作方法中，对形成有所述N型多晶硅发射极的衬底进行第一热处理，具体包括:
[0022]在温度为900°C?1150°C的条件下，对形成有所述N型多晶硅发射极的衬底进行第一热处理1s?200s。
[0023]较佳地，为了便于实施，在本发明实施例提供的上述制作方法中，对所述发射区窗口中的未掺杂的多晶硅层进行掺杂，具体包括:
[0024]采用离子注入的方式将掺杂元素注入到所述发射区窗口中的未掺杂的多晶硅层中。
[0025]较佳地，为了便于实施，在本发明实施例提供的上述制作方法中，所述掺杂元素为磷、砷或铺。
[0026]本发明实施例提供的一种多晶硅发射极晶体管，包括衬底，位于所述衬底表层之中的N型集电区，位于所述N型集电区表层之中的P型基区，位于所述P型基区上的薄氧化层，位于所述P型基区和所述薄氧化层两侧的厚氧化层，位于所述薄氧化层中的发射区窗口，位于所述发射区窗口中的N型多晶硅发射极，以及位于所述N型多晶硅发射极下方的所述P型基区表层之中的N型扩散区；
[0027]所述发射区窗口为贯穿所述薄氧化层的过孔，所述N型多晶硅发射极仅填充于所述发射区窗口中。
【附图说明】
[0028]图1为现有的NPN晶体管的剖面结构示意图；
[0029]图2a至图2e分别为采用现有的NPN晶体管的制作方法执行各步骤后的剖面结构不意图；
[0030]图3为本发明实施例提供的多晶硅发射极晶体管的制作方法的流程图；
[0031]图4a至图4f分别为采用本发明