[发明专利]一种提高双极型晶体管BVcbo的生产工艺

说明书

技术领域

本发明涉及了一种生产工艺，尤其是涉及一种提高双极型晶体管BVcbo的生产工艺，属于电子技术领域。

背景技术

高频（RF和微波）功率晶体管器件广泛应用于通信系统和雷达系统中，微波功率晶体管器件的应用设计要求能够提供高的输出功率和高的增益，工作频率范围从几百MHz到几个GHz。为达到这样的高输出功率、高增益和高频要求，除对芯片器件的布局、工艺参数的选择以及封装进行优化外，对晶体管芯片制造工艺的改进有时更为重要。基于这个目的，发明“一种提高了BVcbo的双极型晶体管及其生产工艺”，申请号为：2013102552435的专利给出了解决方案：通过将沟槽场氧化隔离技术与结终端技术结合起来，并且将沟槽的场氧化过程分成两步，结终端P-型离子注入安排在两步场氧化之间进行。图1是利用该发明制造的NPN硅双极型微波功率器件其中的一个晶体管单元的剖面图，其中晶体管的集电极C位于晶片的背面，50为高浓度掺杂的N-型硅衬底作为晶体管的非本征集电区，在衬底50的顶部是N-型低浓度掺杂的外延硅52作为晶体管的本征集电区，62为沟槽场氧化层，66为浅结基区工艺形成的本征基区，68为浓硼离子注入工艺形成欧姆接触的非本征基区，70为浓砷离子注入工艺形成的发射区，点划线64所示的为P-型区（结终端、非本征基区和本征基区）与N-型本征集电区形成的冶金结，72为介质材料，金属布线工艺形成基极（B）和发射极（E）的金属连接线条76。

使用上述发明制造的NPN硅双极型微波功率晶体管器件虽然提高了BVcbo击穿电压40%以上，但是由于在场氧化高温热过程中，结终端离子注入的P-型掺杂元素硼倾向于被吸收（分凝）到沟槽场氧化层中，而外延层中的N-型掺杂元素砷或磷则倾向于被累积（分凝）在与沟槽场氧化层相邻的硅表面层中，使得在硅-氧化硅界面处硅中（如图1中的61所示）P-型净掺杂浓度降低，结终端结的曲率半径有所下降，且易受硅-氧化硅界面电荷的影响，限制了BVcbo击穿电压的更进一步提高和稳定。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种提高双极型晶体管BVcbo的生产工艺，进一步提高了双极型晶体管的BVcbo，能够提供高的输出功率，而且减小了集电结寄生电容，保证了器件的高频性能。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种提高双极型晶体管BVcbo的生产工艺，其特征在于：包括如下步骤：

（1）选择一种高浓度掺杂的N-型硅衬底作为NPN晶体管的非本征集电区，N-型硅衬底背面在晶体管生产工艺流程完成后，进行减薄、蒸金，用于形成晶体管的集电极；在N-型硅衬底的顶部是N-型低浓度掺杂的外延硅作为NPN晶体管的本征集电区；

（2）通过热氧化工艺在外延硅表面生产一层薄的二氧化硅，紧接着再通过LPCVD工艺淀积厚度为1500埃的氮化硅，用光刻技术给出沟槽图形；用干法刻蚀技术依次局部刻蚀掉氮化硅、二氧化硅和外延硅以形成沟槽；

（3）通过离子注入工艺技术将杂质元素硼预掺杂到沟槽下方的沟槽场区硅中；

（4）通过高温热氧化工艺进行沟槽的第一步场氧化形成部分场氧化层；在沟槽的第一步场氧化热过程的同时，预掺杂到沟槽场区硅中的硼被向下推进到一定的深度，其浓度相应降低；然后在氮化硅的上方用光刻胶保护晶体管的有源区，并在氮化硅的两端露出结终端硼离子的注入窗口，通过注入窗口注入硼离子；

（5）结终端硼离子从注入窗口注入完成后，将光刻胶去除；进行沟槽的第二步场氧化形成场氧化层，在沟槽的第二步场氧化热过程的同时，注入的结终端硼离子被推进到1.0微米到5.0微米的深度，预掺杂到沟槽场区硅中的硼被向下推进到更进一步的深度，其浓度降低到低于N-型外延硅中的N-型掺杂浓度，并且由于预反掺杂的硼杂质横向扩散，结终端硼和预反掺杂硼两者交叠在一起，形成P-型结终端层与N-型外延层的冶金结；

（6）沟槽场氧化层形成后，用热磷酸腐蚀去除掉保护晶体管有源区的氮化硅；为了有利于后面的各步光刻工艺，用返刻平坦化工艺技术将高出有源区硅平面的沟槽场氧化层刻蚀掉；

（7）采用传统的浅结基区工艺形成本征基区、浓硼离子注入工艺形成欧姆接触的非本征基区、浓砷离子注入工艺形成发射区；通过热过程杂质激活工艺后，就组成了P-型区与N-型本征集电区形成的PN冶金结；在淀积一层介质材料后，光刻和刻蚀以形成基极和发射极的接触孔，再进行硅化物工艺处理以降低电极的接触电阻，金属布线工艺形成各电极的金属连接线条；最后，运用钝化层工艺保护晶体管表面不受环境的影响。