制造肖特基变容二极管的方法技术

一种制造肖特基变容二极管（２５）的方法，包括：（ａ）在半导体衬底（１）上提供一外延层（１２）；（ｂ）提供一绝缘层，该绝缘层包括在外延层（１２）表面预定区域上的氧化物层和氮化物层；（ｃ）淀积一多晶硅层（６）；（ｄ）施加第一高温步骤扩散围绕第一预定区域的保护环（１０）；（ｅ）除去多晶硅层（６）的预定部分露出第一氮化硅膜（５）；（ｆ）将原子注入穿过至少第一氧化物膜（４）提供预定的变容二极管掺杂轮廓；（ｇ）施加第二高温步骤退火并激活变容二极管掺杂轮廓；（ｈ）除去第一氧化物膜（４）提供露出的区域；（ｉ）在露出的区域上提供肖特基电极（１７）。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种采用下列步骤在半导体衬底上提供一外延层，该外延层有一上表面并具有第一导电类型；注入原子，向外延层提供预定的变容二极管掺杂轮廓；在外延层上提供肖特基电极。从JP-A-09/275217中已知这样一种方法。在已知的方法中，杂质原子被注入外延层中产生高斯分布。外延层的表面被刻蚀直到达到高斯分布的峰值浓度为止。然后，肖特基电极被淀积在外延层上。欧姆电极被淀积在衬底的对边。这种方法提供肖特基变容二极管但不完全适于用在还同时形成其它元件的集成工艺中。此外，由于对外延层刻蚀本身容易出现损坏，并且难以获得在其上淀积肖特基电极的纯净表面。在几种应用中，人们希望使用一种高质量变容二极管用于RF工艺中的集成。关于对变容二极管的要求可为，例如在工艺中添加变容二极管时，只有最少的附加复杂性是可接受的，优选，不多于一个附加掩模；完全自由地在变容二极管中施加所需要的掺杂轮廓，因为对于给定的频率它们决定变容二极管的调谐范围和品质因数；在变容二极管掺杂轮廓制成后，不允许长时间的高温步骤以避免进一步扩散进入外延层；完全自由地在其它元件中施加掺杂轮廓；变容二极管中低反向偏置漏电流。显然已知，照此在单一衬底上同时制造肖特基势垒二极管和双极型晶体管，参阅例如US-A-5,109,256和US-A-5,583,348。保护环的应用同样可从这些文献中得知。本专利技术的目的在于提供一种制造变容二极管的方法，该变容二极管可与其它半导体元件例如双极型晶体管和高密度电容器集成在单一芯片上。基本上，本专利技术的专利技术人已发现，肖特基变容二极管可以满足上面所列要求。因此，本专利技术提供一种采用下列步骤在半导体衬底上提供一外延层，该外延层有一上表面并具有第一导电类型；提供一绝缘层，并将该绝缘层形成图案以便在外延层表面的预定区域上提供绝缘膜，该绝缘膜包括在预定区域上与外延膜接触的氧化物膜和在该氧化物膜上的氮化硅膜；淀积第二导电类型的多晶硅层；施加第一高温步骤以将第二导电类型的保护环扩散进入围绕第一预定区域的外延层；除去多晶硅层的预定部分露出第一氮化硅膜；将原子穿过至少第一氧化物膜注入以向外延层提供预定的变容二极管掺杂轮廓；施加第二高温步骤退火并激活变容二极管掺杂轮廓；除去第一氧化物膜以提供具有预定变容二极管掺杂轮廓的外延层上表面露出的区域；在露出的区域上提供肖特基电极。用这样一种方法可以制造肖特基变容二极管，该变容二极管呈现很低的反向偏置漏电流，是因为保护环并因为在制造过程中应用包括一氧化物层和一氮化物层的绝缘层。后者层保留在外延表面上直到最后的工艺阶段，并保护外延层免受其它工艺步骤，如在外延层上制造其它元件如晶体管和高密度电容器所必需的等离子刻蚀的干扰。于是，肖特基电极将被淀积在外延层非常纯净的部分，这大大提高变容二极管的性能。此外，变容二极管的掺杂轮廓在很大程度上可被控制。从而，肖特基变容二极管的调谐范围和品质因数可被最佳控制。如果需要，肖特基变容二极管可被这样连接使它作为正向偏置二极管工作。本专利技术的方法可被有利地用于在单一芯片上同时制造肖特基变容二极管和晶体管。因此，本专利技术同样涉及一种采用下列步骤在单一芯片上同时制造肖特基变容二极管和晶体管的方法在半导体衬底上提供一外延层，该外延层有一上表面并具有第一导电类型；在外延层表面的第一预定区域上提供一绝缘膜，该绝缘膜包括与外延层接触的第一氧化物膜和在该第一氧化物膜上的第一氮化硅膜；淀积第二导电类型的多晶硅层；在外延层表面的第二预定区域的多晶硅层中提供一开口；在开口下面外延层中提供第二导电类型的基区扩散区域；施加第一高温步骤以将第二导电类型的保护环扩散进入围绕第一预定区域的外延层并扩散与第二预定区域相邻的基区接触区域；在开口中提供发射区接触点，该发射区接触点与多晶硅层电绝缘；除去多晶硅层的预定部分露出第一氮化硅膜；将原子穿过至少第一氧化物膜注入以向外延层提供预定的变容二极管掺杂轮廓；施加第二高温步骤将发射区区域扩散进入外延层，并退火和激活变容二极管掺杂轮廓；除去第一氧化物膜以提供具有预定变容二极管掺杂轮廓的外延层上表面露出的区域；在露出的区域上提供肖特基电极。但是，本专利技术同样可被用于同时制造肖特基变容二极管和高密度电容器，其方法采用下列步骤在半导体衬底上提供一外延层，该外延层有一上表面并具有第一导电类型；在所述上表面的第二预定区域中注入原子以向所述第二预定区域中的所述外延层提供高掺杂浓度；提供一绝缘层，并将该绝缘层形成图案以在外延层表面的第一预定区域上提供第一绝缘膜并在外延层表面的第二预定区域上提供第二绝缘膜，第一绝缘膜包括在第一预定区域上与外延膜接触的第一氧化物膜和在该第一氧化物膜上的第一氮化硅膜，第二绝缘膜包括在第二预定区域上与外延膜接触的第二氧化物膜和在该第二氧化物膜上的第二氮化硅膜；淀积第二导电类型的多晶硅层；施加第一高温步骤以将第二导电类型的保护环扩散进入围绕第一预定区域的外延层；除去多晶硅层的预定部分露出第一氮化硅膜；将原子穿过至少第一氧化物膜注入以向外延层提供预定的变容二极管掺杂轮廓；施加第二高温步骤退火并激活变容二极管掺杂轮廓；除去第一氧化物膜以提供具有预定变容二极管掺杂轮廓的外延层上表面的露出的区域；在露出的区域上提供肖特基电极。在一非常有利的实施例中，本专利技术提供一种同时形成肖特基变容二极管，高密度电容器和晶体管的方法。在此方法中包括的步骤有在半导体衬底上提供一外延层，该外延层有一上表面并具有第一导电类型；将原子注入所述上表面的第二预定区域中，向所述第二预定区域中的所述外延层提供高掺杂浓度；提供一绝缘层，并将该绝缘层形成图案以在外延层表面的第一预定区域上提供第一绝缘膜并在外延层表面的第二预定区域上提供第二绝缘膜，第一绝缘膜包括在第一预定区域上与外延膜接触的第一氧化物膜和在该第一氧化物膜上的第一氮化硅膜，第二绝缘膜包括在第二预定区域上与外延膜接触的第二氧化物膜和在该第二氧化物膜上的第二氮化硅膜；淀积第二导电类型的多晶硅层；在外延层表面的第三预定区域的多晶硅层中提供一开口；施加第一高温步骤以将第二导电类型的保护环扩散进入围绕第一预定区域的外延层并扩散与第三预定区域相邻的基区接触区域；在开口下面外延层中提供第二导电类型基区扩散区域；在开口中提供发射区接触点，该发射区接触点与多晶硅层电绝缘；除去多晶硅层的预定部分露出第一氮化硅膜；将原子穿过至少第一氧化物膜注入以向外延层提供预定的变容二极管掺杂轮廓；施加第二高温步骤以将发射区区域扩散进入外延层，并退火和激活变容二极管掺杂轮廓；除去第一氧化物膜提供具有预定的变容二极管掺杂轮廓的外延层上表面的露出的区域；在露出的区域上提供肖特基电极。在单一芯片上提供晶体管和高密度电容器的方法本身是已知的。与这种已知的方法相比仅需要一个附加的掩模，即用在除去多晶硅层的预定部分露出变容二极管中第一氮化物膜步骤中的掩模。在这些专利技术方法的一种实施例中，预定的变容二极管掺杂轮廓是在将原子注入穿过第一氧化物膜的步骤中，通过注入4×1012cm-2，30keV的磷原子得到的，同时外延层具有5×1015cm-3砷掺杂水平。这种变容二极管是为1.8GHz频率优化的，采用0-3V的电压幅摆，具有约为10的调谐范围。品质因数为至少14。在这些专利技术方法的另一实施例中，预定的变本文档来自技高网...

【技术保护点】
采用下列步骤制造肖特基变容二极管（２５）的一种方法： （ａ）在半导体衬底（１）上提供一外延层（１２），该外延层（１２）有一上表面并具有第一导电类型； （ｂ）提供一绝缘层，并将该绝缘层形成图案以便在所述外延层（１２）的所述表面的预定区域上提供一绝缘膜，所述绝缘膜包括在所述预定区域上与外延膜（１２）接触的氧化物膜（４）和在该氧化物膜（４）上的氮化硅膜（５）； （ｃ）淀积第二导电类型的多晶硅层（６）； （ｄ）施加第一高温步骤以所述第二导电类型的保护环（１０）扩散进入围绕所述第一预定区域的外延层（１２）； （ｅ）除去所述多晶硅层（６）的预定部分露出所述第一氮化硅膜（５）； （ｆ）将原子穿过至少所述第一氧化物膜（４）注入以向所述外延层提供预定的变容二极管掺杂轮廓； （ｇ）施加第二高温步骤以退火并激活所述变容二极管掺杂轮廓； （ｈ）除去所述第一氧化物膜（４）以提供具有预定变容二极管掺杂轮廓的所述外延层（１２）的所述上表面露出的区域； （ｉ）在所述露出的区域上提供肖特基电极（１７）。

【技术特征摘要】
EP 2000-3-3 00200770.61.采用下列步骤制造肖特基变容二极管(25)的一种方法(a)在半导体衬底(1)上提供一外延层(12)，该外延层(12)有一上表面并具有第一导电类型；(b)提供一绝缘层，并将该绝缘层形成图案以便在所述外延层(12)的所述表面的预定区域上提供一绝缘膜，所述绝缘膜包括在所述预定区域上与外延膜(12)接触的氧化物膜(4)和在该氧化物膜(4)上的氮化硅膜(5)；(c)淀积第二导电类型的多晶硅层(6)；(d)施加第一高温步骤以所述第二导电类型的保护环(10)扩散进入围绕所述第一预定区域的外延层(12)；(e)除去所述多晶硅层(6)的预定部分露出所述第一氮化硅膜(5)；(f)将原子穿过至少所述第一氧化物膜(4)注入以向所述外延层提供预定的变容二极管掺杂轮廓；(g)施加第二高温步骤以退火并激活所述变容二极管掺杂轮廓；(h)除去所述第一氧化物膜(4)以提供具有预定变容二极管掺杂轮廓的所述外延层(12)的所述上表面露出的区域；(i)在所述露出的区域上提供肖特基电极(17)。2.按权利要求1的方法，其中所述肖特基电极由金属硅化物制成。3.按权利要求2的方法，其中所述金属硅化物为PtSi。4.按上述权利要求任何一个的方法，其中所述预定变容二极管掺杂轮廓通过在步骤f中注入4×1012cm-2，30keV磷原子得到，并且所述外延层具有5×1015cm-3砷掺杂水平。5.按权利要求1-3任何一个的方法，其中所述预定变容二极管掺杂轮廓通过在步骤f中注入5×1013cm-2，400keV磷原子，2×1012cm-2，200keV磷原子，和4×1012cm-2，30keV磷原子得到。6.采用下列步骤在单一芯片上同时制造肖特基变容二极管(25)和晶体管(27)的一种方法(a)在半导体衬底(1)上提供一外延层(12)，该外延层(12)有一上表面并具有第一导电类型；(b)在所述外延层(12)所述表面的第一预定区域上提供一绝缘膜，所述绝缘膜包括与外延层(12)接触的第一氧化物膜(4)和在该第一氧化物膜(4)上的第一氮化硅膜(5)；(c)淀积第二导电类型的多晶硅层(6)；(d)在所述外延层(12)所述表面的第二预定区域的所述多晶硅层(6)中提供一开口(A)；(e)施加第一高温步骤以将所述第二导电类型的保护环(10)扩散进入围绕所述第一预定区域的外延层(12)并扩散与所述第二预定区域相邻的基区接触区域(14)；(f)在所述开口(A)下面所述外延层(12)中提供第二导电类型的基区扩散区域(15)；(g)在所述开口(A)中提供发射区接触点(8)，该发射区接触点与所述多晶硅层(6)电绝缘；(h)除去所述多晶硅层(6)的预定部分以露出所述第一氮化硅膜(5)；(i)将原子穿过至少所述第一氧化物膜(4)注入以向所述外延层提供预定的变容二极管掺杂轮廓；(j)施加第二高温步骤以将发射区区域(18)扩散进入所述外延层(12)，并退火和激活所述变容二极管掺杂轮廓；(k)除去所述第一氧化物膜(4)以提供具有预定变容二极管掺杂轮廓的所述外延层(12)的所述上表面露出的区域；(l)在所述露出的区域上提供肖特基电极(17)。7.按权利要求6的方法，其中所述预定变容二极管掺杂轮廓通过在步骤i中注入4×1012cm-2，30keV磷原子得到，并且所述外延层具有5×1015cm-3砷掺杂水平。8.按权利要求6的方法，其中所述预定变容二极管掺杂轮廓通过在步骤i中注入5×1013cm-2，400keV磷原子，2×1012cm-2，200keV磷原子，和4×1012cm-2，30keV磷原子得到。9.采用下列步骤同时制造肖特基变容二极管(25)和高密度电容器(26)的一种方法(a)在半导体衬底(1)上提供一外延层(12)，该外延层(12)有一上表面并具有第一导电类型；(b)在所述上表面的第二预定区域中注入原子以向所述第二预定区域中的所述外延...

【专利技术属性】
技术研发人员：R德克，HGR马尔斯，A赫林加，H施里藤霍尔斯特，
申请(专利权)人：皇家菲利浦电子有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]