专利名称：采用磷埋技术的薄外延的集成注入逻辑的制作工艺的制作方法
技术领域：
本发明是一种用于制造兼容常规薄外延浅基区结的集成注入逻辑(It)工艺 方法，属于半导体集成技术领域。
背景技术：
随着电子技术的不断发展和进步，集成电路的低电压使用越来越广泛。随之 促进半导体制造技术的不断发展，双极半导体技术(Bipolar)的外延越来越薄，基 区结深也越来越浅。现在已经出现了较多的双极技术与互补金属氧化物半导体 (CMOS)集成在同一个工艺平台生产的BICMOS工艺平台。用双极器件进行模拟信 号的处理，用互补金属氧化物器件做数字信号的处理。但是BICMOS工艺平台工序 要比常规的双极工艺复杂很多，成本要高出两倍以上。对于很多普通的电路，其 中数字信号不是很多，采用复杂高成本的BICMOS工艺平台就很不合理了。如果采 用常规的双极工艺中兼容的集成注入逻辑(I2L)就很合理了。目前这种双极工艺中兼容的集成注入逻辑(I2L)的制作技术在厚外延(外延大于5uM)，深基区结深(大于luM结深)的情况下，巳经发展的比较成熟了。前面已经提到的一样，随着电压的不断降低，现在的外延已经大多减薄到了 4uM左 右，在这样薄的外延条件下，基区结深也相应的变浅为0.8um，双极工艺中兼容的 制作集成注入逻辑(I2L)就变得很困难。沿用以前厚外延条件下的加工技术改变 成的常规薄外延浅结工艺制作出来I2L，要么放大太小，小电流下测试也只有几倍; 要么耐压太低，只能做到1.5伏特(V)左右。放大和耐压很难平衡，而且就算是 达到最佳平衡，放大也只能到2-8 (100uA下测试)，耐压1.5V，并且不是很稳定， 每次加工出来的重复性不是很好，很不适合大量量产。发明内容技术问题本发明的目的是提供一.种4uM左右(可适用于3. 5uM到5uM外延条件)外延条件下，制作双极工艺中兼容的高性能集成注入逻辑(I2L)的制作技 术的半导体加工工艺。该工艺在不增加光刻版和退火过程的前提下，通过增加一 次光刻与注入，在双极工艺中制作高性能集成注入逻辑(I2L)。具有成本低，性能 高，制成控制简单的优点。技术方案从版图上来看，12L的版图设计同厚外延深基区条件下的版图。中间是发射区(N+)做的集电极，P型的阱(PWELL)做基区，外围是深磷(DN) 加发射区做发射极。整个区域下面是锑埋层区。这种版图设计在厚外延深基区结 深条下，很容易实现。当外延减薄到4uM左右条件时，按照常规的锑埋薄外延浅 结工艺制作的I2L性能变得很差，而且很不稳定，器件结构图如图一。常规的锑埋 薄外延浅结工艺流程如图二。本发明通过用PWELL版，在外延前做一次额为地磷 埋层注入，提高发射区浓度，大大提高了 I2L的性能。采用磷埋技术的薄外延浅结 集成注入逻辑的制作工艺不增加光刻版和退火过程的。仅增加一次光刻与注入。本发明采用磷埋技术的薄外延浅结集成注入逻辑工艺制作I2L的材料片为P型 <100>晶向，电阻率为10 20Q *cm，工艺流程如图三所示(以4uM外延为例)，方法具体如下流程，相关工艺参数a. 投料P型，晶向〈100>,b. 锑埋光刻、腐蚀；刻出11区域的锑埋窗口，c. 锑埋注入注入能量60KeV，注入剂量2.6E15;杂质为锑，将I2L区域注入梯，d. 锑埋退火退火条件为120CTC ， 300分钟N2+120分钟02,e. 磷埋光刻、腐蚀；刻出12L区域的磷埋窗口，此处釆用I2L的P阱版，f. 磷埋注入注入能量120KeV，注入剂量4E14;杂质为磷，将I2L的P阱正 下方的区域注入磷，g. 硼埋光刻、注入注入区域为外围用来形成隔离的区域，h. 硼埋退火退火条件120(TC 30分钟N"i. 外延N型外延，厚度4ixm，电阻率0.7Q.cm，j.P阱光刻、注入注入区域为I2L的基区，注入能量为150KeV,剂量为4. 5E12,杂质为硼，此注入形成I2L的基区， k.深磷光刻、注入:注入区域为I2L的发射区，注入能量为80KeV，剂量为8E15，杂质为磷，此注入形成I2L的侧向的发射区，l.深磷退火:1150'C 80分钟N"m.隔离光刻、注入注入区域为外围用来形成隔离的区域，此注入与先前的硼埋一起形成隔离， n.隔离退火IIOO'C 40分钟N"o.浓硼光刻、注入注入区域为I2L基区周围一圈，用来形成lt基区的欧姆接触区，注入能量为60KeV，剂量为4.5E14，杂质为硼， P.基区退火:980°C 30分钟N"q.发射区光刻、注入注入区域为TL的发射区、集电区，注入能量为80KeV， 剂量为5E15，杂质为磷，此注入形成I2L的侧向的集电区及发射区的欧姆接 触，r.发射区退火900°C 20分钟&，s.接触孔光刻、腐蚀采用干法+湿法的方法刻蚀，以形成良好的表面状态， t.一铝溅射0.8um A1-Si， U.压点光刻，刻蚀刻出压点区域。在这个工艺平台下，最终形成的磷埋I2L纵向结构如图四所示，基本单管参数 如下放大(P ) 30~50/Ic=100uA， BVceo=2.0~3.0V。有益效果同样的版图设计下，采用常规的工艺流程制作的4uM左右外延， 0.8uM左右的基区结深的11，性能很差。最好条件下，II只能做到放大2-8(100uA 下测试)，耐压1.5V左右，并且批次间波动较大。本发明采用了磷埋层后，PL能 做到放大30~50 (100uA下测试)，耐压2.0 3.0V间，而且很稳定，重复性很好。本发明采用了磷埋层的工艺，并不增加光刻版，这样不增加成本。而且不增 加额外的高温退火过程，完全兼容现在普遍的双极薄外延浅基区结深工艺。具有 12L器件性能好，工艺简单，兼容性高，成本低的特点。
图1是采用常规技术制作出来的11器件的纵向结构。图2是采用常规技术的薄外延浅结集成注入逻辑的制作工艺流程。图3是采用采用磷埋技术的薄外延浅结集成注入逻辑的制作工艺流程。图4是采用磷埋技术制作出来的I2L器件的纵向结构。
具体实施方式
采用磷埋技术的薄外延浅结集成注入逻辑的制作工艺的具体实施方式
如下 以4uM外延为例)1. 投料P型，晶向<100>2. 氧化厚度8000A3. 锑埋光刻、腐蚀；刻出rL区域的锑埋窗口。4. 锑埋注入注入能量60KeV，注入剂量2.6E15;杂质为锑，将I2L区域注 入锑。5. 锑埋退火退火条件为120(TC 300分钟N2+120分钟026. 磷埋光刻、腐蚀；刻出12L区域的磷埋窗口，此处采用I2L的P阱版7. 磷埋注入注入能量120KeV，注入剂量4E14;杂质为磷，将TL的P阱 正下方的区域注入磷。8. 硼埋光刻、注入注入区域为外围用来形成隔离的区域，注入能量 80KeV ，注入剂量2.4E14，杂质为硼。9. 硼埋退火退火条件1200。C 30分钟&10. 外延N型外延，厚度4nm，电阻率0.7Q.cm11. P阱光刻、注入注入区域为I2L的基区，注入能量为150KeV，剂量为 4.5E12,杂质为硼，此注入形成li的基区12. 深磷光刻、注入注入区域为11的发射区，注入能量为80KeV，剂量为 8E15，杂质为磷，此注入形成I2L的侧向的发射区13. 深磷退火115CTC 80分钟N214. 隔离光刻、注入注入区域为外围用来形成隔离的区域，注入能量为 60KeV，剂量为2E15，杂质为硼，此注入与先前的硼埋一起形成隔离15. 隔离退火1100'C 40分钟N216. 基区光刻、注入注入区域为外围双极器件的基区17. 浓硼光刻、注入注入区域为I2L基区周围一圈，用来形成I2L基区的欧 姆接触区。注入能量为60KeV，剂量为4.5E14，杂质为硼18. 基区退火980°C 30分钟N2。此退火条件为现在常规薄外延浅基区结的 退火条件19. 发射区光刻、注入注入区域为I2L的发射区、集电区。注入能量为80KeV，20. 剂量为5E15，杂质为磷，此注入形成I2L的侧向的集电区及发射区的欧 姆接触21. 发射区退火900°C 20分钟N222. 接触孔光刻、腐蚀采用干法+湿法的方法刻蚀，以形成良好的表面状态23. —铝溅射0.8pm Al-Si24. 压点光刻，刻蚀刻出压点区域
权利要求
1. 一种采用磷埋技术的薄外延浅结集成注入逻辑的制作方法，其特征在于该方法具体如下a.投料P型，晶向<100>，b.锑埋光刻、腐蚀刻出I2L区域的锑埋窗口，c.锑埋注入注入能量60KeV，注入剂量2.0E15～2.6E15；杂质为锑，将I2L区域注入锑，d.锑埋退火退火条件为1200℃，300分钟N2+120分钟O2，e.磷埋光刻、腐蚀刻出I2L区域的磷埋窗口，此处采用I2L的P阱版，f.磷埋注入注入能量130～150KeV，注入剂量3.5E14～4.5E14；杂质为磷，将I2L的P阱正下方的区域注入磷，g.硼埋光刻、注入注入区域为外围用来形成隔离的区域，h.硼埋退火退火条件1200℃25～35分钟N2，i.外延N型外延，厚度3.5～5.0μm，电阻率0.7～0.8Ω·cm，j.P阱光刻、注入注入区域为I2L的基区，注入能量为130～150KeV，剂量为3.5E12～5.5E12，杂质为硼，此注入形成I2L的基区，k.深磷光刻、注入注入区域为I2L的发射区，注入能量为50～70KeV，剂量为8E15～1E16，杂质为磷，此注入形成I2L的侧向的发射区，l.深磷退火1150℃，70～80分钟N2，m.隔离光刻、注入注入区域为外围用来形成隔离的区域，此注入与先前的硼埋一起形成隔离，n.隔离退火1100℃40～50分钟N2，o.浓硼光刻、注入注入区域为I2L基区周围一圈，用来形成I2L基区的欧姆接触区，注入能量为50～70KeV，剂量为2.5E14～6.5E14，杂质为硼，p.基区退火980℃～1000℃，25～35分钟N2，q.发射区光刻、注入注入区域为I2L的发射区、集电区，注入能量为60KeV～80KeV，剂量为4E15～6E15，杂质为磷，此注入形成I2L的侧向的集电区及发射区的欧姆接触，r.发射区退火880℃～910℃，20～30分钟N2，s.接触孔光刻、腐蚀采用干法+湿法的方法刻蚀，以形成良好的表面状态，t.一铝溅射0.6～1.0μm Al-Si，u.压点光刻，刻蚀刻出压点区域。
全文摘要
采用磷埋技术的薄外延的集成注入逻辑的制作工艺是一种用于制造兼容常规薄外延浅基区结的集成注入逻辑(I<sup>2</sup>L)工艺方法，本发明通过用PWELL版，在外延前做一次额为地磷埋层注入，提高发射区浓度，大大提高了I<sup>2</sup>L的性能。采用磷埋技术的薄外延浅结集成注入逻辑的制作工艺不增加光刻版和退火过程的。仅增加一次光刻与注入。本发明采用磷埋技术的薄外延浅结集成注入逻辑工艺制作I<sup>2</sup>L的材料片为P型<100>晶向，电阻率为10～20Ω·cm。
文档编号H01L21/70GK101276785SQ200810025560
公开日2008年10月1日 申请日期2008年4月29日 优先权日2008年4月29日
发明者易法友, 聂卫东, 陈东勤 申请人:无锡友达电子有限公司