NPN BJT雙極晶體管制備工藝流程

工藝設(shè)計報告一.雙極性三極管（BJT）簡介雙極性晶體管是集成電路中應(yīng)用最廣泛也是最重要的半導(dǎo)體器件之一，其發(fā)明者威廉?肖克利、約翰?巴丁和沃爾特?豪澤?布喇頓因此被授予了1956年的諾貝爾物理學(xué)獎。三極管的外形如下圖所示，而類型有PNP和NPN兩種，主要以NPNBJT為例進(jìn)行討論。EBn外延p+n+埋層SiOEBn外延p+n+埋層SiOI2jsioJn+\sio*NiN基本結(jié)構(gòu)：c二.NPNBJT的工藝制備流程1.襯底制備襯底采用輕摻雜的P型硅p型si

2,埋層制備為了減小集電區(qū)的串聯(lián)電阻，并減小寄生PNP管的影響，在集電區(qū)的外延層和襯底間通常要制作N+埋層。首先在襯底上生長一層二氧化硅，并進(jìn)行一次光刻，刻蝕出埋層區(qū)域，然后注入N型雜質(zhì)（如磷、砷等），再退火（激活）雜質(zhì)。埋層材料選擇標(biāo)準(zhǔn)是雜質(zhì)在硅中的固溶度要大，以降低集電區(qū)的串聯(lián)電阻；在高溫下，雜質(zhì)在硅中的擴散系數(shù)要小，以減少制作外延層時的雜質(zhì)擴散效應(yīng)；雜質(zhì)元素與硅襯底的晶格匹配要好以減小應(yīng)力，最好是采用砷。3.外延層去除全部二氧化硅后，外延生長一層輕摻雜的硅。此外延層作為集電區(qū)。整個雙極型集成電路便制作在這一外延層上。外延生長主要考慮電阻率和厚度。為減少結(jié)電容，提高擊穿電壓，降低后續(xù)工藝過程中的擴散效應(yīng)，電阻率應(yīng)盡量高一些；但為了降低集電區(qū)串聯(lián)電阻，又希望它小一些。先生長一層二氧化硅，然后進(jìn)行二次光刻，刻蝕出隔離區(qū)，接著預(yù)淀積硼（或者采用離子注入），并退火使雜質(zhì)推進(jìn)到一定距離，形成P型隔離區(qū)。這樣器件之間的電絕緣就形成了。5.深集電極接觸的制備這里的“深”指集電極接觸深入到了N型外延層的內(nèi)部。為降低集電極串聯(lián)電阻，需要制備重?fù)诫s的N型接觸，進(jìn)行第三次光刻，刻蝕出集電極，再注入（或擴散）磷并退火。集電極n外延層n+埋層p型集電極n外延層n+埋層p型sin+基區(qū)的形成先進(jìn)行第四次光刻，刻蝕出基區(qū)，然后注入硼并退火，使其擴散形成基區(qū)。由于基區(qū)摻雜元素及其分布直接影響器件電流增益、截止頻率等特性，因此注入硼的劑量和能量要特別加以控制。n夕卜延層發(fā)射區(qū)形成在基區(qū)上生長一層氧化物，進(jìn)行第五次光刻，刻蝕出發(fā)射區(qū)，進(jìn)行磷或砷注入（或擴散），并退火形成發(fā)射區(qū)。n外延層集電極金屬接觸淀積二氧化硅后，進(jìn)行第六次光刻，刻蝕出接觸也窗口，用于引出電極線。接觸孔中溫江濺射金屬鋁形成歐姆接觸。n外延晨Ni3N4p