本发明专利技术公开了一种热预算低的双极高频功率晶体管芯片的制作方法。涉及半导体器件及其制造领域。该制作方法采用离子注入代替热扩散后，高硼离子注入后不进行高温热退火，而是在低硼离子注入后，一起进行一次高温退火，退火温度控制在950~1050℃，降低了晶体管制作的热预算，简化了工艺流程，避免了对晶圆片的反复高温加热，节约了能源，也降低了晶圆片经反复高温，变形的发生。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体器件及其制造领域，尤其涉及。
技术介绍
双极高频功率晶体管管芯制作一般要用到扩散或离子注入工艺来进行掺杂，从而实现晶体管的基区和发射区。不论是采用热扩散工艺还是离子注入工艺，都需要进行高温过程。若采用高硼扩散和低硼扩散，均需采用高温进行扩散；而采用离子注入，也需在高硼离子注入后和低硼离子注入后进行高温退火来对注入杂质进行激活及消除注入损伤，即需要一定的热预算来保证晶体管芯片工艺的正常进行。双极高频功率晶体管以往大都采用比较成熟热扩散工艺，在热扩散时首先要进行预扩散，然后是再扩散。为提高晶体管的电性能和可靠性，往往要进行外基区高硼扩散(掺杂浓度比较高，高硼预扩散温度在900~1000°C，再扩散温度在1100~1190°C)。为提高发射结注入效率，要求晶体管的基区掺杂浓度往往要低于发射区掺杂浓度两个数量级左右，即基区要进行低硼扩散(掺杂浓度相对外基区的高硼掺杂浓度要低，低硼预扩散温度900~1000°C，再扩散温度为1000~1100°C)，即单进行P型杂质掺杂就要对晶圆片起码要进行4次加热(若有镇流电阻且镇流电阻单独进行掺杂，则还要增加一次预扩和一次再扩)。随着掺杂技术的进步，采用离子注入代替热扩散掺杂的方法已逐渐在硅双极晶体管芯片的制作工艺中采用，但以往工艺是注入完后，要跟着进行高温退火，即采用离子注入后，也起码要两次高温热退火(高硼注入后退火和基区低硼注入后退火)。工艺复杂，浪费能源，对晶圆片的反复高温加热，降低了了晶体管的抗γ辐照能力。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供，该制作方法降低了双极高频功率晶体管芯片的热预算，简化了工艺流程，避免了对晶圆片的反复高温加热，节约了能源，同时提高了晶体管的抗γ辐照能力。为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是:，包括以下步骤: (1)首先将选定的外延晶圆片清洗干净，然后进行高温氧化，氧化层的厚度要能屏蔽住高硼离子注入； (2)按设计要求进行高硼区的光刻，刻蚀出要进行高硼注入掺杂的窗口； (3)采用离子注入机进行高硼离子注入掺杂，其注入能量和注入剂量分别由注入的深度要求和掺杂浓度确定； (4)按设计要求进行低硼区的光刻； (5)采用离子注入机进行低硼离子注入掺杂，其注入能量和注入剂量分别由注入的深度要求和掺杂浓度确定； (6)高硼离子、低硼离子注入后进行高温退火，其退火温度控制在950~1050°C，时间控制在30~120分钟，以修复注入损伤和激活注入杂质； (7)按设计要求进行发射区光刻，刻蚀出发射区掺杂窗口； (8)对发射区进行磷离子注入掺杂； (9)对发射区进行退火，其退火温度控制在900~950°C，时间控制在10~60分钟，以修复注入损伤和激活注入杂质； (10)进行电极接触孔光刻、腐蚀、去胶，实现发射区和基区的金属电极通路，再进行金属化形成发射极、基极各自的金属电极，然后采用等离子增强化学气相淀积方法在晶片表面进行钝化层淀积，最后通过光刻及腐蚀的方法将金属键合区处的钝化层去除干净。优选的，所述步骤(I)中氧化层厚度控制在4300~7000A。优选的，所述步骤(3)高硼离子注入能量控制在35~110KeV，注入剂量控制在(5-9) X1015/cm2o优选的，所述步骤(5)低硼离子注入能量控制在30~100KeV，注入剂量控制在(1-5) XlO1Vcm20优选的，所述的高频功率晶体管的频率不低于700MHz。采用上述技术方案所产生的有益效果在于:本专利技术专利在采用离子注入代替热扩散后，高硼离子注入后不进行高温热退火，而是在低硼离子注入后，一起进行一次高温退火，退火温度控制在950~1050°C，降低了芯片制作的热预算，简化了工艺流程，避免了对晶圆片的反复高温加热，节约了能源，也降低了晶圆片经反复高温，变形的发生。同时由于在低硼离子注入时，将注入剂量适当提高(即提高了基区掺杂浓度)，由11Vcm2量级，提高到(1~5) X 1014/cm2，在保证晶体管有较大的电流增益和EB结反向击穿电压的前提下，晶体管的抗γ辐照能力也要好于一般的同类产品。由于本专利技术是针对高频功率晶体管，不是工作频率更高的微波功率晶体管，为缩短工时，对于NPN双极晶体管发射区采用了磷掺杂代替了砷掺杂，由于磷的扩散系数要高于砷，所以又可降低制作发射区的热预算，也缩短了工艺时间；本专利技术磷离子注入后的退火温度控制在900~950°C，较一般的扩散及砷离子注入后的退火温度都低，即又一次降低了晶体管制作过程中的热预算。经测试，晶体管的截止频率可在1000MHz左右。【附图说明】图1是现有高频NPN硅功率晶体管的芯片制作工艺流程图； 图2是本专利技术的高频NPN硅功率晶体管的芯片制作工艺流程图。【具体实施方式】下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图2所示，本专利技术是，包括以下步骤: (1)首先将选定的外延晶圆片清洗干净，然后进行高温氧化，氧化层的厚度要能屏蔽住高硼离子注入(若采用扩散工艺，要屏蔽住硼在高温时在二氧化硅中的扩散)，氧化层厚度一般控制在4300~7000A ； (2)按设计要求进行高硼区的光刻，刻蚀出要进行高硼注入(掺杂)的窗口； (3)采用离子注入机进行高硼离子注入掺杂，其注入能量和注入剂量分别由注入的深度要求和掺杂浓度确定，本专利技术的注入能量控制在35~110KeV，注入剂量控制在(5-9) XlO1Vcm2; (4)按设计要求进行基区低硼区的光刻； (5)采用离子注入机进行低硼离子注入掺杂，其注入能量和注入剂量分别由注入的深度要求和掺杂浓度确定，本专利技术的注入能量控制在30~100KeV，注入剂量控制在(1-5) XlO1Vcm2; (6)高硼离子、低硼离子注入后进行高温退火，目当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种热预算低的双极高频功率晶体管芯片的制作方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）首先将选定的外延晶圆片清洗干净，然后进行高温氧化，氧化层的厚度要能屏蔽住高硼离子注入；（2）按设计要求进行高硼区的光刻，刻蚀出要进行高硼注入掺杂的窗口；（3）采用离子注入机进行高硼离子注入掺杂，其注入能量和注入剂量分别由注入的深度要求和掺杂浓度确定；（4）按设计要求进行低硼区的光刻；（5）采用离子注入机进行低硼离子注入掺杂，其注入能量和注入剂量分别由注入的深度要求和掺杂浓度确定；（6）高硼离子、低硼离子注入后进行高温退火，其退火温度控制在950~1050℃，时间控制在30~120分钟，以修复注入损伤和激活注入杂质；（7）按设计要求进行发射区光刻，刻蚀出发射区掺杂窗口；（8）对发射区进行磷离子注入掺杂；（9）对发射区进行退火，其退火温度控制在900~950℃，时间控制在10~60分钟，以修复注入损伤和激活注入杂质；（10）进行电极接触孔光刻、腐蚀、去胶，实现发射区和基区的金属电极通路，再进行金属化形成发射极、基极各自的金属电极，然后采用等离子增强化学气相淀积方法在晶片表面进行钝化层淀积，最后通过光刻及腐蚀的方法将金属键合区处的钝化层去除干净。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：潘宏菽，张宏宝，商庆杰，张力江，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十三研究所，
类型：发明
国别省市：河北;13
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