[发明专利]利用双层多晶硅器件结构自对准制备微波功率器件的方法

权利要求书

1.一种利用双层多晶硅器件结构自对准制备微波功率器件的方法，其特征在于所述方法如下：

双外延层硅片(1)、经光刻、各向异性刻蚀、湿法腐蚀、热生长绝缘氧化层(4)，在绝缘氧化层(4)内沉积未掺杂多晶硅(5)，经平坦化工艺后形成多子胞布局的U型深槽结构；对深槽隔离结构包围的区域进行硼离子注入，获得微波功率器件的串联镇流电阻注入区(6)和有源基区(7)，其中电阻注入区的注入条件为：注入BF₂，能量70±5Kev，剂量5E15±1E14cm^-2并叠加了后续有源基区的注入，有源区的注入条件为：浓硼B，能量40±5Kev，剂量3E13～1E14cm^-2；在有源基区(7)和场氧(8)上先后放置P型掺杂多晶硅(9)和介质隔离层(10)，分别利用等离子刻蚀RIE和ICP设备各向异性刻蚀介质隔离层(10)和P型掺杂多晶硅(9)，形成长度等比例变化的外基区窗口阵列，在外基区窗口中设置可调制发射极长度的复合SiO₂(11)/Si₃N₄(12)L型侧墙结构，然后在外基区窗口放置N型掺杂的发射极多晶硅(14)，以发射极多晶硅光刻图形为掩蔽，利用等离子刻蚀ICP和RIE垂直刻蚀发射极多晶硅(14)和介质隔离层(10)，热退火形成发射区(16)，在发射极多晶硅侧壁周围放置侧墙结构(17)，并自对准形成薄膜的镍铂硅化物薄膜(18)，以金属接触引线孔图形作为掩蔽，对沉积的氧化层(19)进行各项异性刻蚀形成金属接触引线孔，分别依次溅射Ti、TiN、WN、W、Au、Ti构成多层金属系统(20)，去除接触孔中的表层金属Ti层并清洗后，再用电镀的基极金属引线(21)和发射极金属引线(22)覆盖，以电镀金属引线光刻版的反版为掩蔽，先湿法腐蚀接触孔以外的Ti和Au两层金属，然后用RIE干法刻蚀剩余的W、WN、TiN和Ti，金属(23)放置于硅片背面作为器件的集电极引线。

2.根据权利要求1所述的利用双层多晶硅器件结构自对准制备微波功率器件的方法，其特征在于深槽隔离的具体工艺过程包括以下步骤：

1)利用Stepper步进光刻机，光刻出线宽为0.8～1.0um且拐角呈圆弧的多子胞深槽图形；

2)以光刻胶(2)和氧化层(3)作为刻蚀掩蔽层，采用RIE离子刻蚀设备刻蚀已被曝光的深槽图形，直至刻蚀至硅表面(1)；

3)采用感应耦合等离子刻蚀技术(ICP)，采用两步ICP刻蚀，形成U型深槽结构，两步ICP刻蚀条件如下：

第一次，气体流量：SF₆/O₂/C₄F₈＝130/19.5/100sccm，气压：15mTorr，离子源功率：600W，偏压源功率：13W，时间：3min；

第二次，气体流量：SF₆/C₄F₈＝40/90sccm，气压：15mTorr，离子源功率：800W，偏压源功率：8W，时间：1.5min；

4)湿法腐蚀消除U型深槽结构槽壁上刻蚀产生的缺陷，U型深槽结构的槽宽0.8～1um，腐蚀液摩尔配比HF∶HNO₃∶H₂O＝1∶(120～150)∶(60～70)，环境温度控制在21～23℃之间；

5)高温生长致密的氧化硅，作为掩蔽绝缘氧化层(4)；

6)在U型深槽结构里面设置非掺杂多晶硅(5)；

7)采用平坦化技术，去除整个硅片表面的非掺杂多晶硅(5)，实现等平面结构；

8)腐蚀掩蔽层(3)至脱水；

9)设置氧化层(8)覆盖U型深槽结构，形成器件的串联镇流电阻注入区(6)和器件有源区(7)。

3.根据权利要求1所述的利用双层多晶硅器件结构自对准制备微波功率器件的方法，其特征在于所述采用RIE刻蚀氧化硅(10)和ICP刻蚀浓硼多晶硅(9)，过刻30～40nm。