互补双极晶体管及其制造方法技术

有横向ｎｐｎ双极晶体管，垂直和横向ｐｎｐ双极晶体管，集成注入逻辑，扩散电容器、多晶硅电容器和多晶硅电阻器的互补双极晶体管。横向双极晶体管有包括高浓度区和低浓度区的发射区和集电区，发射区形成在ｎ型桶形区中。集成注入逻辑电路中，集电区由高浓度ｐ型区包围，低浓度ｐ型区形成在集电区下面。一个衬底中形成扩散电容器和多晶硅电容器。扩散区在形成多晶硅电阻器之前，除了把多晶硅电阻器中的杂质扩散进外延层中形成的区域之外，还形成沿多晶硅电阻器的多晶硅电极。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及。特别涉及具有双极晶体管、集成注入逻辑(I2L)、电容器、多晶硅电阻器和隔离这些器件的隔离区的互补双极晶体管。在很多领域中，人们要求把众多半导体器件集成在一张芯片中。为了把这些器件集成在芯片上需要很多复杂的工艺，因此，出现了许多问题。例如，多晶硅电阻器中的电阻率不均匀，即，电阻器中的杂质分布不均匀。这是因为，每当完成对多晶硅电阻器的掺杂，都要经历多次离子注入步骤和驱进步骤。在顺序进行离子注入步骤和驱进步骤中，多晶硅电阻器中的杂质不均匀地再次分布。此外，由于形成多个多晶硅电阻器后，分别淀积多晶硅层和构图，以形成多晶硅电极，形成电阻和电极需要两层多晶硅层，因此，使制造方法很复杂。而且，I2L特性不好，现在参照附图说明图1A所示的常规I2L予以说明。在P型衬底1上形成n+型掩埋层2，并在其上形成n型外延层3。外延层3有多个扩散区，如从外延层3的表面向下延伸的n型区4，8，9，10和24和p型区5，31和34。掩埋层2的边缘上形成n+型槽区4。由槽区4包围的外延层3的部分的中心区上形成LOCOS氧化层(局部区域氧化层)13。LOCOS氧化层13的两边分别形成p型区5和31和34。p型区34包括两个p-型区36和37和一个位于两个p型区36与37之间的中心p+型区35。p型区31具有一个邻接LOCOS氧化物层13的p-型区33和一个与之相邻的p+型区32，p型区5形成为与p型区31隔开。在p-型区33、36和37中形成n+型区8，9和10。槽形区4的一边内形成另一n+型区24，槽形区4的另一边上形成LOCOS层14。环绕n+型区24的LOCOS氧化层11和12形成在外延层3上。在外延层3和LOCOS氧化物层11，12，13和14上形成氧化物层15，该氧化物层15在n+型区.8，9，10和24上和p+型区5，32和35上有接触孔。n型区8，9，10和24上的接触孔中，形成与n+型区8，9，10和24接触的多晶硅电极17，18，19和16，在各个多晶硅电极17，18，19和16上形成硅化物层30。其上形成层间绝缘膜23，它有露出多晶硅电极17，18，19和16的接触孔和氧化层15中的接触孔。最后，在接触孔中形成分别与p+型区5、32和35接触的金属电极21、22和25，和分别与多晶硅电极16、17、18和19接触的金属电极20、C1、C2和C3。该常规12L中，在n+型区10，p型区和外延层3之间由图1A中的A所标示的区域出现了穿通现象，所产生的漏电流使器件特性降低。以下，参照图1B说明常规的横向pnp双极晶体管。p型衬底1上形成n+掩埋层40，在其上形成n型外延层3。在处延层3中形成从外延层3的表面向下延伸的p+隔离区44，和形成从p+隔离区44伸向衬底1的p+型区42。隔离区44和p+型区42环绕掩埋层40，并在隔离区44上形成LOCOS氧化物层61和63。被隔离区44环绕的外延层3的部分有多个扩散区，如从外延层表面向下延伸的n型区46和48和p型区51和52。形成要连接到掩埋层40的边缘的n+型槽区46。在外延层3中形成p+型发射区52和环绕发射区52并与发射区52分开的p+型集电区51。槽区46中形成n+型区48，它给用作基极的处延层3提供流过槽区46和掩埋层40的电流。槽区46与其邻近的集电区51之间的外延层3上形成LOCOS氧化物层62。外延层3和LOCOS氧化物层61，62和63上形成氧化物层15，它有在n+型区48，集电区51和发射区52上的接触孔。n+型区48上的接触孔中形成要与n+型区48接触的多晶硅电极70。其上形成层间绝缘膜23，层间绝缘膜23具有露出多晶硅电极70的接触孔和氧化物层15中的接触孔。最后，在接触孔中形成分别与发射区52和集电区51接触的金属发射电极81和金属集电极82，以及与多晶硅电极48接触的金属基极83。该常规的横向pnp双极晶体管中，由于用作基极的外延层3的浓度极低，为了保持击穿电压，要求发射区52与集电区51之间有足够的距离。但是它们之间大的距离会使电流增益变小。本专利技术的目的是防止I2L的漏电流和/或减小I2L的尺寸。本专利技术的另一目的是提供有高电流增益和/或适当发射极一集电极击穿电压的横向双极晶体管。本专利技术的另一目的是，使在多晶硅电阻器中的电阻率均匀分布。本专利技术的另一目的是简化整个制造工艺。根据本专利技术的一个特征，横向双极晶体管的发射区由高浓度的桶形区(tub region)环绕。根据本专利技术的另一特征，横向双极晶体管的发射区和/或集电区有高掺杂区和低掺杂区。发射区的低掺杂区位于发射区的外边，而集电区的低掺杂区位于集电区的里边，因此，使低掺杂区彼此面对。这里，为了提高器件的击穿电压，第一导电类型的高掺杂区可位于第二导电类型的两个扩散区之间。在形成垂直双极晶体管的基区的本征区和非本征区时，分别形成发射区和集电区的高掺杂区和低掺杂区。根据本专利技术的又一特征，集成注入逻辑的集电区是上下和左右对称的，或是两个长边的长度是另两边的长度的1-1.5倍的矩形。根据本专利技术的另一特征，集成注入逻辑中第一导电类型的集电区与第二导电类型的高浓度区邻近，第二导电类型的低浓度区位于集电区下面。高浓度区也可环绕集电区，或位于集电区与槽区之间。根据本专利技术的另一特征，在相反导电类型的桶形区中形成注入区和集电区在其中形成的输入区。根据本专利技术的另一特征，在同一衬底中形成扩散电容器和多晶硅电容器。根据本专利技术的又一特征，在半导体衬底中形成电连接扩散区的接点之后，在用LOCOS法形成的厚氧化层上形成多晶硅电阻器。被构图以形成电阻器的多晶硅层也可用于形成多晶硅电极，用于通过接点把外部信号传输到扩散区。下面结合附图来详述本专利技术的优选实施例。附图中图1A是常规横向pnp双极晶体管的剖视图；图1B是常规横向I2L的剖视图；图2是制造按本专利技术的实施例的垂直npn双极晶体管NPN所需的掩模布图；图3是用图2所示掩模制造的垂直npn双极晶体管的剖视图；图4是制造按本专利技术的实施例的垂直pnp双极晶体管VPNP所需的掩模布图；图5是用图4所示掩模制造的垂直pnp双极晶体管的剖视图；图6是制造按本专利技术的实施例的横向pnp双极晶体管LPNP所需的掩模布图7A是用图6所示掩模制造的横向pnp双极晶体管的剖视图；图7B是图7A所示横向pnp双极晶体管中沿图7A中B-B′线位置的杂质浓度分布；图7C是图7A所示横向pnp双极晶体管的电流增益；图8A和8B是制造按本专利技术实施例的集成注入逻辑I2L所需的掩模布图；图9A和9B是用图8A和8B所示掩模制造的I2L的剖视图；图9C展示出图9A和9B所示I2L中沿图9A和9B中线C-C’位置的杂质浓度分布；图10是制造按本专利技术的实施例的扩散电容器SINK CAP所需的掩模图；图11是用图10所示掩模制造的扩散电容器的剖视图；图12是制造按本专利技术的实施例的多晶硅电容器EPOLY CAP所需掩模布图；图13是用图12所示掩模制造的多晶硅电容器的剖视图；图14A-33D是按本专利技术的实施例的制造工艺中互补双极晶体管的各中间结构剖视图。以下将参照附图更充分地说明本专利技术，其中，展示出本专利技术的优选实施例。但是，本专利技术也能以其它不同的形式实施，本专利技术不限于所述实施例，公开这些实施例使发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种横向双极晶体管，其包括：第一导电类型的半导体层；在该半导体层中形成的第一导电类型的第一桶形层，具有高于该半导体层的杂质浓度；在该半导体层中形成的第二导电类型的集电区，其中该集电区与第一桶形层分离，并且围绕第一桶形层；以及 在第一桶形层中形成的第二导电类型的发射区。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】KR 1996-10-11 45305/96;KR 1997-9-10 46600/971.一种横向双极晶体管，其包括第一导电类型的半导体层；在该半导体层中形成的第一导电类型的第一桶形层，具有高于该半导体层的杂质浓度；在该半导体层中形成的第二导电类型的集电区，其中该集电区与第一桶形层分离，并且围绕第一桶形层；以及在第一桶形层中形成的第二导电类型的发射区。2.按照权利要求1所述的横向双极晶体管，其中，所述发射区包括第一高浓度区和第一低浓度区，该第一低浓度区具有低于第一高浓度区的杂质浓度，并且围绕第一高浓度区。3.按照权利要求2所述的横向双极晶体管，其中，所述集电区包括第二低浓度区和第二高浓度区，该第二高浓度区具有高于第二低浓度区的较高杂质浓度，并且围绕第二低浓度区。4.按照权利要求3所述的横向双极晶体管，还包括用于隔离双极晶体管的第二导电类型的隔离区，其中，隔离区形成于在半导体层中，以围绕集电区，并且其中，隔离区与集电区相互分离；以及第一导电类型的第二桶形区，其形成在第二半导体层中，并且，横向地夹在隔离区和集电区之间。5.按照权利要求1所述的横向双极晶体管，其中，所述集电区包括一低浓度区和一高浓度区，该高浓度区具有高于低浓度区的较高杂质浓度，并且，围绕低浓度区。6.一种横向双极晶体管，其包括第一导电类型的半导体层；在该半导体层中形成的第二导电类型的发射区，其中，发射区具有第一高浓度区和第一低浓度区，该第一低浓度区具有低于第一高浓度区的较低杂质浓度，并且围绕第一高浓度区；在该半导体层中形成的第二导电类型的集电区，该集电区与发射区隔开，并且围绕发射区。7.按照权利要求6所述的横向双极晶体管，其中，所述集电区包括第二低浓度区和第二高浓度区，该第二高浓度区具有高于第二低浓度区的较高杂质浓度，并且围绕第二低浓度区。8.一种横向双极晶体管，其包括第一导电类型的半导体层；第二导电类型的发射区，其形成在半导体层；在该半导体层中形成的第二导电类型的集电区，该集电区与发射区隔离，并且围绕发射区，其中集电区具有高浓度区和低浓度区，该低浓度区具有低于高浓度区的较低杂质浓度，并且，围绕高浓度区。9.一种双极横向晶体管，其包括第一导电类型的半导体衬底；第二导电类型的半导体层，其形成在该衬底上；第二导电类型的掩埋层，其形成在衬底和半导体层之间，并且具有高于半导体层的较高杂质浓度；在半导体层中形成的第二导电类型的第一桶形区，第一桶形区从半导体层的上表面向下延伸，并且具有高于半导体层的较高杂质浓度；在第一桶形区中形成的第一导电类型的发射区，其从半导体层上表面向下延伸，第一导电类型的集电区，形成在半导体层中，与第一桶形区相互隔开，集电区从半导体层上表面向下延伸，并围绕桶形区；第二导电类型的第一区，形成在半导体层中，与第一桶形区和集电区分离，第一区从半导体层上表面向下延伸，具有高于半导体层的较高杂质浓度；其中，发射区有第一高浓度区和第一低浓度区，该第一低浓度区具有低于第一高浓度区的较低杂质浓度，集电区有第二低浓度区和第二高浓度区，该第二高浓度区具有高于第二低浓度区的较高杂质浓度，并且围绕第二高浓度区。10.按照权利要求9所述的横向双极晶体管，其中，第一区与掩埋层分离。11.按照权利要求10所述的横向双极晶体管，还包括第二导电类型的第二区，其形成在第一区，从半导体层上表面向下延伸，并且具有高于第一区的较高杂质浓度。12.按照权利要求9所述的横向双极晶体管，还包括第一导电类型的隔离区，用于隔离双极晶体管，其中，该隔离区形成在半导体层中，从半导体层的上表面向下延伸，并且围绕集电区和第一区，其中该隔离区与集电区和第一区分开；第二导电类型的第二桶形区，形成在半导体层中，从半导体层的上表面向下延伸，并且横向地夹在隔离区和集电区之间。13.一种制造横向双极晶体管的方法，其包括如下步骤制造第一导电类型的半导体衬底；在衬底上形成第二导电类型的掩埋层；在衬底上生长第二导电类型的外延层；通过将第二导电类型的杂质注入和扩散到外延层，在外延层中形成一桶形区；以第一剂量把第一导电类型的第一杂质注入到位于桶形区内部的处延层的第一部分和注入到围绕桶形区的第二部分，第二部分与桶形区分离，以第二剂量把第一导电类型的第二杂质注入到外延层第一和第二部分的一部分中，第二剂量低于第一剂量；以及扩散第一和第二杂质，在桶形区中形成发射区，在桶形区外侧形成集电区，其中，每个发射区和集电区包括较低浓度区和较高浓度区。14.一种能同时制造垂直npn双极晶体管和横向pnp双极晶体管的方法，其包括下列步骤制备一具有垂直npn双极晶体管区和横向pnp双极晶体管区的p型半导体衬底；分别在垂直npn双极晶体管区和横向pnp双极晶体管区形成第一n型掩埋层和第二n型掩埋层，在衬底上形成p型区，该p型区围绕第一和第二掩埋层；在衬底上生长n型外延层；在第二掩埋层之上的部分外延层中形成n型桶形区；在第一和第二掩埋层之上的边缘的部分外延层中形成n型区；在p型区的部分外延层中形成p型隔离区，该p型区从外延层的表面延伸到p型区；以第一剂量把第一p型离子注入到位于桶形区内部的第一部分外延层中，注入到位于横向pnp双极晶体管区上围绕桶形区的第二部分中，以及注入到位于垂直npn双极晶体管区的第三部分中，第二部分与桶形区隔离；以第二剂量把第二p型离子注入到外延层的第一、第二、第三部分的一部分中，第二剂量低于第一剂量；扩散第一和第二p型离子，从而在第三部分外延层中形成垂直npn双极晶体管的基区，在第一和第二部分形成...

【专利技术属性】
技术研发人员：金钟钚，权泰勋，金重，李硕均，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]