[发明专利]半导体器件及其生产方法

说明书

本发明涉及半导体器件及其生产方法，更具体地涉及具有精细的发射区及基区面积，并能高密度集成的双极晶体管的器件结构及其生产方法。

图1A至图1F为生产传统双极晶体管方法的载面示意图。特别是，涉及一种按步骤顺序生产NPN晶体管的方法，而图2A到图2F分别为图1A到1F的平面图。图1A为沿图2A中A-A方向的剖面图，而图1B到图1F同样为沿图2A中A-A方向的剖视图。

如图1A及图2A中所示，P型半导体基片1的一部分被选择氧化，从而通过使用氮化硅膜3作为掩膜的热氧化而形成场区2。标号2’为填充氧化物薄膜。

接着如图1B及2B中所示，在从基片1的表面去除氮化硅膜3后，使用通过光刻蚀技术形成的光刻胶作为掩膜，并通过离子植入法注入N型杂质磷(P)。然后，在去除光刻胶后，进行热处理以形成具有1到1.5um深度的N集电极引出区4。

然后，如图1C及图2C中所示，使用其它光刻胶作为掩膜，通过离子植入注入P型杂质硼，并在去除光刻胶后，进行热处理以形成P型光件隔离区5。随后，通过使用光刻胶作为掩膜，用1到1.5兆-电子-伏(Mev)的高加速离子植入装置注入磷，从而形成N阱区6。在去除光刻胶后，通过在基片1的整个表面注入硼，在由场区2所包围的范围内形成基极扩散层7。在此过程中，同样类似地将硼注入到集电极引出区4上，但由于浓度要大于100倍，因此其几乎没有任何作用。

接着，如图1D及图2D中所示，通过使用由光刻蚀技术形成的光刻胶作为掩膜，用干法或湿法蚀刻去除集电极部分与发射极部分的部分填充氧化膜2’，从而形成开口(接点)8＇、8″。在去除光刻胶后，通过化学气相沉积(CVD)形成1000埃到2000埃的多晶硅膜9。然后，将1×10¹⁶/cm²到3×10¹⁶/cm²的砷离子注入到基片1的整个表面内及注入到多晶硅膜9中。

如图1E及图2E中所示，用新的光刻胶13作为掩膜，去除多晶硅膜9的除发射极及集电极特定区域以外的区域。接着，通过用光刻胶作掩膜离子植入高浓度硼，而形成低电阻的外部其极区17。在此情况下，必须将离子植入的能量设定到使杂质离子不会通过场热氧化膜的水平。

然后，如图1F及图2F中所示，在去除光刻胶后，通过化学气相沉积顺序形成非掺杂氧化物薄膜及硼和磷掺杂的氧化物薄膜(BPSG)，从而形成夹层膜19。通过900至1000℃的炉退火或灯退火的热处理，形成发射极扩散层16。

接着，通过用光刻蚀技术形成的光刻胶作为掩膜蚀刻在特定区域上由BPSG/SiO₂形成的夹层薄膜19，形成用于金属布线连接的开口(接点)。最后，去除光刻胶，通过溅射方法形成含铜的铝合金，并通过用光刻胶为掩膜的干法刻蚀形成金属布线18。

下面描述使用自匹配技术的传统生产方法。如图3A中所示，在P型半导体基片1上形成N⁺掩膜扩散层24，通过外延技术在半导体基片1上形成N^-型外延层23后，形成填充氧化膜2’，并在其表面上形成氮化硅膜3。

然后，如图3B中所示，通过公知的光刻蚀技术在氮化硅膜3上形成光刻胶，然后用其作为掩膜，刻蚀氮化硅膜3及填充氧化膜2’。使用剩余的填充氧化膜2’及氮化硅膜3作为掩膜，选择刻蚀N^-型外延层23，并在用于形成元件隔离氧化膜的位置形成槽25。

接着，如图3C中所示，通过热氧化，在槽25中形成由硅氧化膜层构成的厚的元件隔离氧化膜2。在去除用作抗氧化掩膜的氮膜后，虽然未示出，通过用光刻胶作为掩膜离子植入磷，与现有技术1类似地形成集电极引出区。

在如图3D中所示地去除填充氧化膜2’后，在基片1的整个表面上形成第一多晶硅膜9。通过热氧化，在第一多晶硅膜9的表面上形成多晶硅氧化膜26。

接着，如图3D及3E中所示，在将硼离子注入第一多晶硅膜26后，用由光刻技术形成的光刻胶13作为掩膜进行各向异性蚀刻，顺序刻蚀多晶硅氧化膜26及多晶硅膜9。

然后，如图3F中所示，在薄氧化由各向异性干法蚀刻暴露出的表面后，在基片的整个表面上形成CVD氧化膜27。此时，在接触多晶硅膜9的侧面的端部，硼向多晶硅膜9的外部扩散，从而形成高浓度的外部基极扩散区17。

如图3G所示，通过各向异性蚀刻，刻蚀CVD氧化膜27，形成CVD氧化膜27的侧壁28。通过由此侧壁28窄化的开口离子植入硼，并通过热处理形成基极区7。