一种双多晶自对准互补双极器件结构及其制作方法技术

本发明专利技术提供一种双多晶自对准互补双极器件结构及其制作方法，在6英寸工艺线条件下即光刻最小线宽在0.5微米技术节点的工艺线上实现0.35微米工艺技术节点的工艺开发，即在不增加6英寸工艺线更高工艺水平设备预算的前提下，实现在更高一级技术水平下才能实现的互补双极工艺器件的制作，实际最小工艺尺寸达到0.3～0.35微米；并且器件性能并不会因此而有所降低，即器件各项技术指标均达到0.35微米技术节点下的技术水平，NPN管和PNP管器件特征频率达到千兆赫兹量级；基于本发明专利技术的纵向NPN和PNP管结构高度对称，器件特性高度对称，对提升推挽电路设计能力提供了工艺平台和重要保障；由于采用6英寸工艺线，因而有效降低了实际工艺制作成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于互补双极晶体管器件领域，具体涉及一种双多晶自对准互补双极器件结构及其制作方法。
技术介绍
如图1所示为现有常规双多晶自对准互补双极晶体管剖面结构示意图，其主要包括单晶硅衬底，深槽介质隔离结构，埋层结构，外延结构，局部氧化层(LOCOS)结构，外基区结构，本征基区结构和发射极结构等。双极晶体管由于其优异的电流驱动能力、线性特性以及良好的匹配性在模拟和混合信号集成电路(IC)中有着重要的应用。双多晶自对准互补双极工艺是上世纪九十年代开始发展起来的先进互补双极工艺，其截止频率通常可以达到千兆赫兹(GHz)量级，广泛应用于高速运算放大器、比较器等高速、高精度模拟集成电路中。自上世纪末，世界主流模拟电路研发公司纷纷推出了自己的特色工艺，这些先进的互补双极工艺都具有小线宽、高精度、结构复杂的工艺特点，特别是最小特征工艺尺寸通常在0.35微米技术节点以上。无一例外，这些世界半导体工艺开发巨头公司都具有雄厚的资金基础，并且采用了当今世界主流的先进的半导体生产线如8英寸线、12英寸线。但是，本专利技术的专利技术人研究发现，这类先进的半导体芯片加工服务工厂投资巨大，成本高昂。
技术实现思路
针对现有技术中先进的半导体芯片加工服务工厂投资巨大，成本高昂的技术问题，本专利技术提供一种针对普通6英寸工艺线能力设计出能实现下一级更高技术节点的双多晶自对准互补双极工艺器件结构制作方法，从而可以实现在不增加生产线技术投资的基础上，实现高技术节点工艺能力才能实现的先进器件结构制作。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种双多晶自对准互补双极器件结构制作方法，包括如下步骤：S1、在衬底硅片上顺序形成n型埋层和n型外延层；S2、在形成n型埋层和n型外延层的衬底硅片上进行深槽刻蚀形成隔离槽，且深槽要穿透n型外延层和n型埋层并达到衬底硅片；S3、对隔离槽进行深槽回填和回填后的平坦化刻蚀；S4、在完成深槽平坦化刻蚀后的衬底硅片上形成集电极结、有源区和LOCOS结构；S5、在集电极结、有源区和LOCOS结构上淀积外基区多晶；S6、刻蚀外基区多晶，形成外基区和其它电接触区接触结构；S7、在刻蚀后的外基区多晶结构上淀积TEOS氧化层；S8、在TEOS氧化层上对位有源区层进行发射极窗口光刻，然后对TEOS氧化层进行刻蚀，在TEOS氧化层上形成发射极窗口；S9、对发射极窗口外基区多晶进行刻蚀，在外基区多晶上形成发射极窗口；S10、在TEOS氧化层和外基区多晶发射极窗口侧壁形成Spacer氧化壁侧墙，然后依次淀积Spacer氮化硅和Spacer多晶，形成对称L型氮化硅Spacer结构的掩蔽层结构；S11、先刻蚀Spacer多晶，在发射极窗口侧壁形成楔形的Spacer多晶，然后采用选择比较高的刻蚀气体继续刻蚀Spacer氮化硅，在发射极窗口侧壁楔形结构的Spacer多晶保护下的Spacer氮化硅形成左右对称的L型结构；S12、采用湿法腐蚀掉楔形结构的Spacer多晶，最终形成左右对称的L型Spacer氮化硅结构；S13、进行基区制作形成初步的E/B精细结构，完成基区制作后淀积发射极多晶；S14、先进行发射极掺杂，再进行发射极多晶光刻和刻蚀，形成最终的E/B精细结构，然后进行接触孔光刻和刻蚀工艺，形成最终金属化前的器件结构；S15、在接触区域内进行金属淀积，并通过曝光、刻蚀工艺形成最终的器件结构。本专利技术提供的双多晶自对准互补双极器件结构制作方法，在6英寸工艺线条件下即光刻最小线宽在0.5微米技术节点的工艺线上实现0.35微米工艺技术节点的工艺开发，即在不增加6英寸工艺线更高工艺水平设备预算的前提下，实现在更高一级技术水平下才能实现的互补双极工艺器件的制作，实际最小工艺尺寸达到0.3～0.35微米；并且器件性能并不会因此而有所降低，即器件各项技术指标均达到0.35微米技术节点下的技术水平，NPN管和PNP管器件特征频率达到千兆赫兹量级；基于本专利技术的纵向NPN和PNP管结构高度对称，器件特性高度对称，对提升推挽电路(push-pull)设计能力提供了工艺平台和重要保障；由于采用6英寸工艺线，因而有效降低了实际工艺制作成本。进一步，所述步骤S2形成隔离槽包括：首先在n型外延层上生长一层牺牲氧化层，然后进行隔离槽涂胶、曝光，接着进行隔离槽氧化层刻蚀、去胶，再利用牺牲氧化层作为掩蔽采用深槽刻蚀机刻蚀深槽结构，深槽要穿透n型外延层和n型埋层达到衬底硅片，完成深槽刻蚀后剥离牺牲氧化层形成隔离槽。进一步，所述步骤S3在隔离槽中进行深槽回填和平坦化包括：采用热氧化和多晶淀积的方式回填深槽，回填之后直接进行干法回刻，将深槽之外区域的回填多晶和氧化层进行平坦化刻蚀掉。进一步，所述步骤S4在平坦化的隔离槽结构上形成集电极结、有源区和LOCOS结构包括：首先对位零标层的穿透层光刻，进行集电极注入；然后进行有源区曝光，对位零标层进行刻蚀，形成E/B结构有源区；再进行LOCOS氧化形成LOCOS结构，同时氧化过程激活集电区形成集电极结。进一步，所述步骤S6还包括分别进行PC光刻用于P型掺杂的掩蔽层和NC光刻用于N型掺杂的掩蔽层。进一步，所述步骤S7中淀积的TEOS氧化层厚度为650±100纳米。进一步，所述步骤S10中Spacer氧化壁侧墙的厚度为48±5纳米。进一步，所述步骤S12中形成的左右对称L型Spacer氮化硅结构，使得发射极窗口底部实际开口即有效发射极窗口缩小到0.3～0.35微米。进一步，所述步骤S15还包括在金属淀积之前，在器件结构的表面淀积上薄层铂金，进行500摄氏度退火，在接触区域内形成铂硅化物，从而形成欧姆接触。本专利技术还提供一种双多晶自对准互补双极器件结构，所述双多晶自对准互补双极器件结构根据前述的双多晶自对准互补双极器件结构制作方法制备而成。附图说明图1是现有技术提供的双多晶自对准互补双极器件的典型剖面结构示意图。图2为本专利技术在完成埋层和外延层制作后的剖面结构示意图。图3为本专利技术在完成深槽刻蚀后的剖面结构示意图。图4为本专利技术在完成深槽回填和平坦化刻蚀后的剖面结构示意图。图5为本专利技术在完成LOCOS局部氧化后形成有源区和集电极结构的剖面结构示意图。图6为本专利技术在完成外基区多晶(POLY1)淀积的剖面结构示意本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双多晶自对准互补双极器件结构制作方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、在衬底硅片上顺序形成n型埋层和n型外延层；S2、在形成n型埋层和n型外延层的衬底硅片上进行深槽刻蚀形成隔离槽，且深槽要穿透n型外延层和n型埋层并达到衬底硅片；S3、对隔离槽进行深槽回填和回填后的平坦化刻蚀；S4、在完成深槽平坦化刻蚀后的衬底硅片上形成集电极结、有源区和LOCOS结构；S5、在集电极结、有源区和LOCOS结构上淀积外基区多晶；S6、刻蚀外基区多晶，形成外基区和其它电接触区接触结构；S7、在刻蚀后的外基区多晶结构上淀积TEOS氧化层；S8、在TEOS氧化层上对位有源区层进行发射极窗口光刻，然后对TEOS氧化层进行刻蚀，在TEOS氧化层上形成发射极窗口；S9、对发射极窗口外基区多晶进行刻蚀，在外基区多晶上形成发射极窗口；S10、在TEOS氧化层和外基区多晶发射极窗口侧壁形成Spacer氧化壁侧墙，然后依次淀积Spacer氮化硅和Spacer多晶，形成对称L型氮化硅Spacer结构的掩蔽层结构；S11、先刻蚀Spacer多晶，在发射极窗口侧壁形成楔形的Spacer多晶，然后采用选择比较高的刻蚀气体继续刻蚀Spacer氮化硅，在发射极窗口侧壁楔形结构的Spacer多晶保护下的Spacer氮化硅形成左右对称的L型结构；S12、采用湿法腐蚀掉楔形结构的Spacer多晶，最终形成左右对称的L型Spacer氮化硅结构；S13、进行基区制作形成初步的E/B精细结构，完成基区制作后淀积发射极多晶；S14、先进行发射极掺杂，再进行发射极多晶光刻和刻蚀，形成最终的E/B精细结构，然后进行接触孔光刻和刻蚀工艺，形成最终金属化前的器件结构；S15、在接触区域内进行金属淀积，并通过曝光、刻蚀工艺形成最终的器件结构。...

【技术特征摘要】
1.一种双多晶自对准互补双极器件结构制作方法，其特征在于，
包括如下步骤：
S1、在衬底硅片上顺序形成n型埋层和n型外延层；
S2、在形成n型埋层和n型外延层的衬底硅片上进行深槽刻蚀形
成隔离槽，且深槽要穿透n型外延层和n型埋层并达到衬底硅片；
S3、对隔离槽进行深槽回填和回填后的平坦化刻蚀；
S4、在完成深槽平坦化刻蚀后的衬底硅片上形成集电极结、有源
区和LOCOS结构；
S5、在集电极结、有源区和LOCOS结构上淀积外基区多晶；
S6、刻蚀外基区多晶，形成外基区和其它电接触区接触结构；
S7、在刻蚀后的外基区多晶结构上淀积TEOS氧化层；
S8、在TEOS氧化层上对位有源区层进行发射极窗口光刻，然后
对TEOS氧化层进行刻蚀，在TEOS氧化层上形成发射极窗口；
S9、对发射极窗口外基区多晶进行刻蚀，在外基区多晶上形成发
射极窗口；
S10、在TEOS氧化层和外基区多晶发射极窗口侧壁形成Spacer
氧化壁侧墙，然后依次淀积Spacer氮化硅和Spacer多晶，形成对称
L型氮化硅Spacer结构的掩蔽层结构；
S11、先刻蚀Spacer多晶，在发射极窗口侧壁形成楔形的Spacer
多晶，然后采用选择比较高的刻蚀气体继续刻蚀Spacer氮化硅，在
发射极窗口侧壁楔形结构的Spacer多晶保护下的Spacer氮化硅形成
左右对称的L型结构；
S12、采用湿法腐蚀掉楔形结构的Spacer多晶，最终形成左右对
称的L型Spacer氮化硅结构；
S13、进行基区制作形成初步的E/B精细结构，完成基区制作后
淀积发射极多晶；
S14、先进行发射极掺杂，再进行发射极多晶光刻和刻蚀，形成
最终的E/B精细结构，然后进行接触孔光刻和刻蚀工艺，形成最终金
属化前的器件结构；
S15、在接触区域内进行金属淀积，并通过曝光、刻蚀工艺形成
最终的器件结构。
2.根据权利要求1所述的双多晶自对准互补双极器件结构制作
方法，其特征在于，所述步骤S2形成隔离槽包括：首先在n型外延
层上生长一层牺牲氧化层，然后进行隔离槽涂胶、曝光，接着进行隔
离槽氧化层刻蚀、去...

【专利技术属性】
技术研发人员：张培健，唐昭焕，胡刚毅，易前宁，杨永晖，刘勇，钟怡，陈文锁，谭开洲，朱坤峰，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十四研究所，
类型：发明
国别省市：重庆;50