[发明专利]半导体器件

说明书

本发明涉及半导体器件，特别涉及具有多晶硅发射极的双极晶体管及其制造方法。

使用多晶硅发射极能改善双极晶体管的特性。到目前为止，已公开了若干种自对准这种器件的方法，例如IEEE    JSSC    SC17    1983第266页上唐.D.（Tang    D.）的方法和IEEE    EIDM    Techn.Drg.1983第16页上Sakai.T.的方法。这些方法都依赖于使用多晶硅基极接触，因而需要两层多晶硅。

根据本发明的一个构思，提供了一种制造双极晶体管的方法，它包括的步骤有：在一半导体衬底中的基区的未氧化表面上限定一多晶硅发射极台面，氧化台面的侧壁以及基区外露的未氧化表面，至少用台面的一个侧壁作为注入掩模，把基极接触区注入与基区相接的衬底，这样基极接触区就与发射极自动对准。

根据本发明的另一构思，提供了一种双极晶体管，它包括一个与基区连接的多晶硅发射极台面，和一基极接触，发射极具有一在晶体管的制造过程中起基极接触自对准作用的氧化侧壁。

下面将参照附图说明本发明的实施例。

在附图中：

图1到图6大略地示出了根据本发明的一个实施例制造自对准基极接触的连续加工各阶段的剖面图。

图7示出了全部自对准多晶硅发射极双极晶体管的断面图。

首先参照图1到图6说明制造自对准基极接触所需的连续加工阶段。将n型单晶硅的衬底1氧化以提供一层二氧化硅表面2，加上一层光刻胶3，利用一适当的光刻掩模（未示出），在光刻胶3上开一个窗口4，该窗口4限定了基极区域（图1）。利用离子注入硼的技术，形成基极5。注入硼之后，利用基极掩模（光刻胶3）将窗口4露出的氧化层腐蚀掉，以便限定要形成发射极的区域。去掉光刻胶3（图2）。如果需要对表面进行处理以产生层间氧化层的话，现在就可以进行。而后，沉积一层多晶硅6（图3）并掺入n⁺，例如用砷或磷。在确定发射极区域之后，将多晶硅干腐蚀以产生图4的结构，n⁺的多晶硅台面或发射极7大体处于中心位置。要对干腐蚀进行控制以在单晶硅衬底1上产生好的各向异性和高选择性。我们已用实验给出了10∶1的选择性。对于典型的层厚和过腐蚀，用这种方法，在多晶硅腐蚀过程中被耗去的基极将小于500（0.05μm）。而后在此结构上形成氧化物的侧壁隔离层8（图5）。例如，这一隔离层可用我们的共同未决申请（第 号）（系列号 ）（P.D.Scovell-R.L.Baker 14-6）中所述的氧化法或用一致的沉积氧化物的活性离子腐蚀（RIE）。我们的共同未决申请中所述的方法包括在多晶硅台面（发射极）上覆盖一层氮化硅，在低温下氧化台面的侧壁，温度最好低于900℃，以充分利用多晶硅和单晶硅氧化速率不同的优点。经过这一处理，就形成了一n型区域9。而后，在此结构上形成一层光刻胶10（图6），利用一适当的掩模使之成形，以提供一窗口11，即限定一P⁺接触掩模。注入例如硼来形成基极接触12，由于使用多晶硅和侧壁隔离层8作为P⁺接触掩模的一部分，使基极接触12与多晶硅发射区7自对准。要按图6的结构完成一双极晶体管，需要一衬底体的集电极接触并进行适当的金属化，以提供基极、集电极接触以及多晶硅发射极与外部的电气连接。

图7给出了一完整的双极晶体管的断面图。此晶体管有集电极接触13，利用多晶硅条（对准台面）14将接触13与发射极边缘对准，多晶硅条14用与发射极台面7一样的掩模方法继而腐蚀确定。条14的侧壁17象发射极7的侧壁一样也要进行氧化。加上光刻胶层15并利用一掩模（未示出）使之成形，以便提供窗口16注入砷，来形成集电极接触13。掩模只需是一“稀薄的”掩模，因为多晶硅条14最外面的氧化边限定了集电极接触的边，且只需光刻胶来保护不要注入集电极接触材料的区域。多晶硅条的边限定了集电极接触和发射极边之间的距离。这样，此器件就完全自对准了。

如此，可完成基极接触的自对准，其方法是利用单层多晶硅和侧壁，这种自对准比利用两层多晶硅的方法（就象上述已知方法中所需的）要简单。