本發明專利技術公布了一種采用磷埋層及濃磷埋層技術的雙極橫向PNP管制作工藝，包括如下步驟，投料、氧化、磷埋層光刻、注入、磷埋層退火、硼埋層光刻、注入、濃磷埋層光刻、注入、濃磷埋層退火、N型外延、深磷擴散、隔離擴散、基區注入、濃硼注入、基區退火、N+擴散、接觸孔光刻、腐蝕、一鋁濺射、介質淀積、通孔光刻、刻蝕、二鋁濺射、壓點光刻、刻蝕。采用磷埋層及濃磷埋層技術的雙極工藝制作的橫向PNP管，其面積可比采用銻埋層技術縮小約35%。這將極大的降低微電子產品設計及流片成本，提高產品的市場競爭力及占有率，從而推動國際集成電路不斷向更高品質及更低碳環保方向發展。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種采用磷埋層及濃磷埋層技術的雙極橫向PNP管制作工藝，屬于半導體制作
技術介紹
隨著國際半導體技術的發展以及原材料成本不斷上漲，各國對于集成電路領域的競爭越來越激烈，對集成電路的性能技術要求也越來越高，總是希望能在盡可能小的芯片上做出性能優良且功耗較小的電路。在集成電路中，所有器件共用一個電襯底，通常用反偏PN結隔離雙極器件，因而存在一些潛在的寄生效應。同時，在單一外延區域集成一個以上器件，也產生了更可能的寄生效應。這些寄生效應大多數是以不希望的PNP或NPN晶體管出現，電路并不能從這些寄生元器件中獲益。相反，當這些寄生元器件在電路正常工作或有外部脈沖導通時，就產生了額外的電流和功率損耗。如果這些電流很小，那么電路對其存在相對來說不太敏感，這些漏電流只能產生輕微的參數漂移。如果電流很大，形成閂鎖結構(如圖1所示)，會使電路無法正常工作，即使去除觸發條件后也不行，只有在中斷電源的情況下才能恢復正常工作。甚至閂鎖將由于過量功耗及產生的過熱引起集成電路的物理損壞，使電路永久失效。因此，寄生PNP或寄生NPN管的存在，不但使功率額外損耗，造成資源浪費，更有可能影響電路的正常使用，甚至徹底損壞電路。目前國內外減小橫向PNP管中寄生PNP效應的有效措施是采用銻埋層及加入深磷擴散工藝。事實證明，這樣能有效減小橫向PNP管與襯底和隔離槽之間的寄生PNP效應。但是因銻擴散系數較小，導致銻埋層自身寬度較小；并且深磷擴散至較深時，其體積與濃度均較小，因此與銻埋層接觸處較窄。以上兩個瓶頸因素的存在，就限制了寄生PNP效應進一步減小，從而可能影響電路的性能及使 用。常規雙極橫向PNP管采用銻埋層及深磷擴散，工藝流程如圖2所示，在這個工藝平臺下，最終形成的橫向PNP管結構如圖4所示，其基本單管參數如下:β =30^50/Ic=0.25mA, BVceo=20^25V, BVcbo=40 45V，BVebo=50 65V。
技術實現思路
本專利技術目的是針對現有技術存在的缺陷提供一種為了減小橫向PNP管中的寄生PNP效應，提高電路使用效率及可靠性。采用磷埋層及濃磷埋層技術的雙極型橫向PNP管制作工藝，即在制作橫向PNP管的雙極工藝中采用磷埋層及濃磷埋層技術。本專利技術為實現上述目的，采用如下技術方案:從芯片面積上來說，采用磷埋層及濃磷埋層技術與常規采用銻埋層技術芯片面積大小相同，不需額外增加芯片面積，僅工藝過程有所不同。我司采用磷埋層及濃磷埋層工藝制作橫向PNP管的材料片為P型〈100〉晶向，電阻率為15 25 Ω.cm，工藝流程如圖3所示，該工藝步驟如下: 1)投料:采用P型基片，晶向為〈100〉； 2)氧化:在基片表面氧化，氧化層厚度為7000A 8000 A ； 3)磷埋層光刻、注入:在橫向PNP管埋層區部位注入磷，注入能量80KeV IOOKeV,注入劑量6E14 8E14 Atoms/cm2,雜質為磷； 4)磷埋層退火:退火溫度為110(TC 1200°C，先通300 320分鐘氮氣，再通90 110分鐘氧氣； 5)硼埋層光刻、注入:在橫向PNP管硼埋區部位注入硼，注入能量80KeV IOOKeV，注入劑量2E14 4E14 Atoms/cm2，雜質為硼； 6)濃磷埋層光刻、注入:在橫向PNP管基區部位注入濃磷，注入能量80KeV IOOKeV，注入劑量2E15 3E15 Atoms/cm2，雜質為磷； 7)濃磷埋層退火:退火溫度1100°C 1150°C，通入80 100分鐘氮氣； 8)N型外延:在橫向PNP管基區部位外延，厚度7 9微米，電阻率I 3Ω.cm； 9)深磷擴散:擴散部位為PNP管基區，深磷預擴1050°C 1080°C，先通3 5分鐘氮氣和氧氣，接著通15 25分鐘磷源，最后通46分鐘氮氣和氧氣；深磷再擴為1100°C 1150°C,先通3 5分鐘氧氣,接著通70 80分鐘氫氣和氧氣,最后通4 6分鐘氧氣； 10)隔離擴散:擴散部位為隔離槽，目的是與硼埋層對通，隔離預擴為800°C 950°C，先通5 8分鐘氮氣和氧氣，接著通15 20分鐘硼源，最后通8 12分鐘氮氣和氧氣，隔離再擴為1150°C 1200°C，通入10 12分鐘氮氣和氧氣； 11)基區注入:注入部位為基區、電阻區，基區注入能量為50KeV 80KeV，劑量為5E14 8E14 Atoms/cm2,雜質為砸； 12)濃硼注入:注入區域為橫向PNP管發射區、集電區，注入能量為60KeV，劑量為8.0E14 Atoms/cm2,雜質為硼； 13)基區退火:退火溫度1050°C 1100°C，通入40 60分鐘氮氣， 14)N+擴散:擴散部位為橫向PNP管基極歐姆接觸區，N+予擴為850°C 950°C，先通3 5分鐘氮氣和氧氣,接著通9 15分鐘磷源,最后通4 6分鐘氮氣和氧氣；N+再擴為1000°C 1150°C，先通3 5分鐘氧氣，接著通30 50分鐘氫氣和氧氣，最后通4 6分鐘氧氣； 15)接觸孔光刻、腐蝕:采用濕法的方法刻蝕，以形成良好的表面狀態； 16)一鋁濺射:在基片表面上濺射1.5 2.5微米鋁硅銅； 17)介質淀積:在基片表面上淀積18000 22000埃氮化硅； 18)通孔光刻、刻蝕:刻出一鋁與二鋁之間連接的通孔區域， 19)二鋁濺射:濺射2.0 3.5微米鋁硅銅，采用厚鋁； 20)壓點光刻、刻蝕:刻出芯片壓點區域。本專利技術的有益效果:通過比較(圖4)和(圖5)，我們可以發現:(一)在常規采用銻埋技術的雙極工藝中，因銻擴散系數較小，導致銻埋層自身體積較小，使橫向PNP管與襯底形成的寄生PNP基區寬度較窄，更多的空穴可以越過基區，被襯底收集，從而使寄生PNP β較大。而采用磷埋層技術后，因磷擴散系數較大，因此磷埋層體積較大，從而寄生PNP基區較寬，可以復合更多的渡越空穴，使跑到襯底的空穴較少，進而使寄生ΡΝΡβ較小。(二)常規雙極工藝中，由于深磷擴散至較深時，其體積與濃度均較小，因此與埋層接觸處濃度較淡，且接觸處面積很小，這樣就會有更多的空穴越過深磷與埋層交接處，被隔離槽收集，因而使橫向PNP管與隔離槽形成的寄生PNP β較大。而采用濃磷埋層技術后，由于濃磷埋層的向上翻作用，可以很好的補償深磷擴散較深時的濃度與體積，使深磷上下對接處的濃度及面積均足夠大，從而可以阻止較多空穴穿透深磷到達隔離槽，因而減小了寄生ΡΝΡβ。由以上我們可以得出結論，采用磷埋層及濃磷埋層技術后，可以很好的減小常規工藝中P型區與襯底及隔離之間的寄生PNP β。通過實驗，比較了采用磷埋層及濃磷埋層工藝制作的橫向PNP管與采用常規銻 埋層工藝制作的橫向PNP管，發現在相同的橫向PNP管面積下，磷埋層及濃磷埋層工藝比銻埋層工藝寄生ΡΝΡβ減少約35%。數據如下:橫向PNP管面積均為125*187μπι2，采用常規銻埋層工藝，濃硼發射區與隔離襯底之間的寄生PNP β為26/Ic=0.25mA ;采用磷埋層及濃磷埋層工藝，其寄生PNP β為17/Ic=0.25mA。因此，在相同的寄生PNP β下，采用磷埋層及濃磷埋層技術的雙極工藝制作的橫向PNP管，其面積可比采用銻埋層技術縮小約35%。這將極大的本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種采用磷埋層及濃磷埋層技術的雙極橫向PNP管制作工藝，其特征在于，該工藝包括如下步驟：1）投料：???????????????采用P型基片，晶向為；2）氧化：???????????????在基片表面氧化，氧化層厚度為7000??～8000??；3）磷埋層光刻、注入：????在橫向PNP管埋層區部位注入磷，注入能量?80?KeV～100KeV，注入劑量6E14～8E14?Atoms/cm2，雜質為磷；4）磷埋層退火：??????????退火溫度為1100℃～1200℃?，先通300～320分鐘氮氣，再通90～110分鐘氧氣；5）硼埋層光刻、注入：??在橫向PNP管硼埋區部位注入硼，注入能量80?KeV～?100KeV?，注入劑量2E14～4E14?Atoms/cm2，雜質為硼；6）濃磷埋層光刻、注入：???在橫向PNP管基區部位注入濃磷，注入能量80?KeV～100KeV?，注入劑量2E15~3E15?Atoms/cm2，雜質為磷；7）濃磷埋層退火：???????退火溫度1100℃～1150℃，通入80～100分鐘氮氣；8）?N型外延：????????????在橫向PNP管基區部位外延，厚度7～9微米，電阻率1～3Ω·cm；9）深磷擴散：???????????擴散部位為PNP管基區,深磷預擴1050℃～1080℃，先通3～5分鐘氮氣和氧氣，接著通15～25分鐘磷源，最后通46分鐘氮氣和氧氣；深磷再擴為1100℃～1150℃，先通3～5分鐘氧氣，接著通70～80分鐘氫氣和氧氣，最后通4～6分鐘氧氣；10）隔離擴散：??????????擴散部位為隔離槽，目的是與硼埋層對通,隔離預擴為800℃～950℃，先通5～8分鐘氮氣和氧氣，接著通15～20分?鐘硼源，最后通8～12分鐘氮氣和氧氣，隔離再擴為1150℃～1200℃，通入10～12分鐘氮氣和氧氣；11）基區注入：?????????注入部位為基區、電阻區,?基區注入能量為50KeV～80?KeV，劑量為5E14～8E14?Atoms/cm2，雜質為硼；12）濃硼注入：??????????注入區域為橫向PNP管發射區、集電區，注入能量為60KeV，劑量為8.0E14?Atoms/cm2，雜質為硼；13）基區退火：????????退火溫度1050℃～1100℃，通入40～60分鐘氮氣,14）N+擴散：??????????擴散部位為橫向PNP管基極歐姆接觸區,N+予擴為850℃～950℃，先通3～5分鐘氮氣和氧氣，接著通9～15分鐘磷源，最后通4～6分鐘氮氣和氧氣；N+再擴為1000℃～1150℃，先通3～5分鐘氧氣，接著通30～50分鐘氫氣和氧氣，最后通4～6分鐘氧氣；15）接觸孔光刻、腐蝕：?采用濕法的方法刻蝕，以形成良好的表面狀態；16）一鋁濺射：????????在基片表面上濺射1.5～2.5微米鋁硅銅；17）介質淀積：????????在基片表面上淀積18000～22000埃氮化硅；18）通孔光刻、刻蝕：??刻出一鋁與二鋁之間連接的通孔區域，19）二鋁濺射：????????濺射2.0～3.5微米鋁硅銅，采用厚鋁；20）壓點光刻、刻蝕：??刻出芯片壓點區域。...
【技術特征摘要】
1.一種采用磷埋層及濃磷埋層技術的雙極橫向PNP管制作工藝，其特征在于，該工藝包括如下步驟: 1)投料:采用P型基片，晶向為〈100〉； 2)氧化:在基片表面氧化，氧化層厚度為7000 A 8000 A ； 3)磷埋層光刻、注入:在橫向PNP管埋層區部位注入磷，注入能量80 KeV IOOKeV,注入劑量6E14 8E14 Atoms/cm2，雜質為磷； 4)磷埋層退火:退火溫度為1100°C 1200°C，先通300 320分鐘氮氣，再通90 110分鐘氧氣； 5)硼埋層光刻、注入:在橫向PNP管硼埋區部位注入硼，注入能量80KeV IOOKeV，注入劑量2E14 4E14 Atoms/cm2，雜質為硼； 6)濃磷埋層光刻、注入:在橫向PNP管基區部位注入濃磷，注入能量80 KeV IOOKeV，注入劑量2E15 3E15 Atoms/cm2，雜質為磷； 7)濃磷埋層退火:退火溫度1100°C 1150°C，通入80 100分鐘氮氣； 8)N型外延:在橫向PNP管基區部位外延，厚度7 9微米，電阻率I 3Ω.cm ； 9)深磷擴散:擴散部位為PNP管基區，深磷預擴1050°C 1080°C，先通3 5分鐘氮氣和氧氣,接著通15 25分鐘磷源,最后通46分鐘氮氣和氧氣；深磷再擴為1100°C 1150°C，先通3 5分鐘氧氣，接著通70 80分鐘氫氣和氧氣，最后通4 6分鐘氧氣； 10)隔...
【專利技術屬性】
技術研發人員：朱偉民，鄧曉軍，沈健雄，
申請(專利權)人：無錫友達電子有限公司，
類型：發明
國別省市：
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